2019届二轮复习 卫星变轨问题和双星问题 课件(26张)(全国通用)

2 v Mm 道区域后，再调整速度，使 F 引＝F 向，即 G r2 ＝m r ，从而使卫星进入预
定轨道.
2.卫星的变轨问题 卫星变轨时，先是线速度 v 发生变化导致需要的向心力发生变化，进而 使轨道半径r发生变化.
v2 (1)当卫星减速时，卫星所需的向心力F向＝ m 减小，万有引力大于卫星 r 所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变迁. v2 (2)当卫星加速时，卫星所需的向心力F向＝ m 增大，万有引力不足以提 r 供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变迁.
知识，可以估算出这一时刻两颗中子星的 C.速率之和 √
A.质量之积 B.质量之和 √
D.各自的自转角速度
解析
答案
达标检测
1.(卫星的变轨问题)(多选)肩负着“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三号”沿 地月转移轨道直奔月球，如图6所示，在距月球表面100 km的P点进行第一次 制动后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，之后，卫星在P点又经过第二 次“刹车制动”，进入距月球表面100 km的圆形工作轨道Ⅱ，绕月球做匀速 圆周运动，在经过P点时会再一次“刹车制动”进入近月点距月球表面15公里 的椭圆轨道Ⅲ，然后择机在近月点下降进行软着陆，则下列说法正确的是 A.“嫦娥三号”在轨道Ⅰ上运动的周期最长 √ B.“嫦娥三号”在轨道Ⅲ上运动的周期最长 C.“嫦娥三号”经过P点时在轨道Ⅱ上运动的线速度最大 D.“嫦娥三号”经过P点时，在三个轨道上的加速度相等 √
解析 答案
总结提升
判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路： (1) 判断卫星在不同圆轨道的运行速度大小时，可根据 “ 越远越慢 ” 的规律判断. (2) 判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时，可根据开普勒 第二定律判断，即离中心天体越远，速度越小. (3) 判断卫星由圆轨道进入椭圆轨道或由椭圆轨道进入圆轨道时的速 度大小如何变化时，可根据离心运动或近心运动的条件进行分析.
例1
如图2所示为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，
然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步 圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫 星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中正确的是 A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期 √ 图2 C.卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率 D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度
以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据.
3.飞船对接问题 (1) 低轨道飞船与高轨道空间站对接如图 1 甲 所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆 轨道 ( 做离心运动 ) 追上高轨道空间站与其完 成对接. (2)同一轨道飞船与空间站对接 当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度. 图1
如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适
B.卫星在轨道Ⅲ经过Q点时和在轨道Ⅱ经过Q点时速度相同
C.卫星在轨道Ⅱ经过Q点的加速度大于它经过P点时的加速度 D.卫星从轨道Ⅰ的P点进入轨道Ⅱ后速度增加 √
图3
解析 答案
二、双星问题
1.如图4所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其
他星球都较远，因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计.在这种情
况下，它们将围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，
这种结构叫做“双星”.
图4
2.双星问题的特点
(1)两星的运动轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上的某一点.
(2)两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供.
(3)两星的运动周期、角速度相同.
(4)两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r1＋r2＝L.
3.双星问题的处理方法：双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向 Gm1m2 心力，即 L2 ＝m1ω2r1＝m2ω2r2.
例2
两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它
们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两 者的距离保持不变 ，科学家把这样的两个天体称为 “双星”，如图5所示.已知双星的质量分别为m1和m2， 它们之间的距离为 L ，求双星的运行轨道半径 r1 和 r2 及 运行周期T.
微型专题3 卫星变轨问题和双星问题
[考纲下载] 1.会分析卫星的变轨问题，知道卫星变轨的原因和变轨前后卫星速度的 变化. 2.掌握双星运动的特点，会分析求解双星运动的周期和角速度.
内容索引
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
重点探究
一、人造卫星的发射、变轨与对接
1.发射问题
要发射人造卫星，动力装臵在地面处要给卫星一很大的发射初速度，且发射 速度 v＞v1＝7.9 km/s， 人造卫星做离开地球的运动； 当人造卫星进入预定轨
F M (4)判断卫星的加速度大小时，可根据 a＝m＝G r2 判断.
针对训练1
2017年6月19日，我国在西昌卫星发射中心发射“中星9A”广播电
视直播卫星，按预定计划，“中星9A”应该首先被送入近地点约为200公里，远
地点约为3.6万公里的转移轨道Ⅱ(椭圆)，然后通过在远地点变轨，进入最终同 步轨道Ⅲ(圆形).但是由于火箭故障，卫星实际入轨后初始轨道Ⅰ远地点只有1.6 万公里.科技人员没有放弃，通过精心操作，利用卫星自带燃料在近地点点火， 尽量抬高远地点的高度，经过10次轨道调整，终于在7月5日成功定点于预定轨 道，如图3所示.下列说法正确的是 A.“中星9A”发射失利原因可能是发射速度没有达到7.9 km/s
1 2 3
图6
解析 答案
2.( 卫星、飞船的对接问题 ) 如图 7 所示，我国发射的 “ 神舟十一号 ” 飞船和
答案 Lm2 m1＋m2 Lm1 m1＋m2 4π2L3 Gm1＋m2
解析 答案
图5
针对训练2
( 多选)2017 年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并
的引力波.根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，
它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒Baidu Nhomakorabea动12圈.将两颗中子星
都看做是质量均匀分布的球体，由这些数据、引力常量并利用牛顿力学