2019届一轮复习人教版 卫星(航天器)的变轨及对接问题 课件(25张)
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A．a、b运动的周期之比为Ta∶Tb＝1∶8 动，已知轨道半径之比为 r∶ r＝ 1∶ B．a、b运动的周期之比为Ta Tb 1∶ 4 4，则下列说法正 a∶ b＝ C．从图示位置开始，在 b转动一周的过程中，a、b、c共线12次 确的有 ( ) D．从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次
轨道I
行速度比原轨道时减小。
课堂互动
命题角度1
卫星的变轨、对接问题
1．卫星发射及变轨过程概述
如图4所示。 (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星 到圆轨道 Ⅰ 上。
2．对接 (2) 在 A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提 航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周 供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。
D．“神舟十一号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行 周期
转到解析
题组剖析
命题角度3
天体中的“追及相遇”问题
【例6】
( 多选) 如图9 ，三个质点 a 、b 、c的质量分别
为 m1 、 m2 、 M(M 远大于 m1 及 m2) ，在 c 的万有引力作用 下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运
转到解析
规律总结
人造地球卫星的发射过程要经过多次变轨,过程简图如图所示。 (1)变轨的 两种情况 (2)相关物理量的比较 ①两个不同轨道的“切点”处线 速度v不相等， 图中 vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ。 ②同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度 大小不相等，从远地点到近地点万有引力对卫星做正功，动能 增大 ( 引力势能减小 ) ，图中 vⅡA ＞ vⅡB ， EkⅡA ＞ EkⅡB ， EpⅡA ＜
两类变轨 变轨起因 受力分析 离心运动 卫星速度突然增大 Mm v2 G 2 <m r r 变为椭圆轨道运动或在较大半径 圆轨道上运动 近心运动 卫星速度突然减小 Mm v2 G 2 >m r r 变为椭圆轨道运动或在较小半径 圆轨道上运动
变轨结果
Βιβλιοθήκη Baidu
题组剖析
【例 5】 2017 年 1 月 18 日，世界首颗量子科学实验卫 星“墨子号”在圆满完成4个月的在轨测试任务后，正 式交付用户单位使用。如图7为“墨子号”变轨示意图， A．“墨子号”在轨道 B 上由P向Q运动的过程中速率越来越 轨道 A与轨道B相切于P 点，轨道 B与轨道C相切于Q点， 大 以下说法正确的是( )
题组剖析
【变式训练 3】 (2016· 天津理综， 3) 我国即将发射 “天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号” 飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神 A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船 舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞 加速追上空间实验室实现对接 船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )
卫星(航天器)的变轨及对接问题
01
课堂互动
02
题组剖析
03
规律总结
04
备选训练
课堂互动
卫星由低轨道 高轨道的运行分析
轨道II
当卫星的速度突然增加时 Mm v2 G 2 <m r r 即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运 动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星 进入新的轨道稳定运行时由 v＝ GM 可知其运 r
的大 C．它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的大 D．它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时 解析 若 A 要实施变轨与比它轨道更高的空间站 B 对接，则应做逐渐远离圆心的运动， 的小 则万有引力必须小于 A 所需的向心力，所以应给 A 加速，增加其所需的向心力，故应沿
运行速度的反方向喷气，使得在短时间内 A 的速度增加。与 B 对接后轨道半径变大，根 R3 据开普勒第三定律 2＝k 得，周期变大，故选项 B 正确。 答案 B T
(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心
力的大小关系判断；稳定在新圆轨道上的运行速度变化 由v＝ 判断。 (2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越
GM r
大，机械能越大。
(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨
道的速度大于内轨道的速度。
题组剖析
2．卫星变轨的实质
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，
(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。
题组剖析
【例4】 如图5，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给 更高轨道的宇宙空间站B输送物质，需要与B对接，它可 以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的， A．它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的小 则以下说法正确的是 ( ) B．它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时
B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间 实验室减速等待飞船实现对接 C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速 后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞 船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
转到解析
题组剖析
命题角度2 变轨前、后各物理量的比较 1．航天器变轨问题的三点注意事项
B．“墨子号”在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经
过 P点的速率 C．“墨子号”在轨道B上经过P时的向心加速度大于在轨道 A 上经过P点时的向心加速度 D．“墨子号”在轨道B上经过Q点时受到的地球的引力小于 转到解析 经过P点时受到的地球的引力
题组剖析
【变式训练 4】 ( 多选 )2016 年 10 月 19 日，“神舟十一 号”与“天宫二号”成功实现交会对接。如图8所示， 交会对接前“神舟十一号”飞船先在较低圆轨道1上运 动，在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的“天宫二 号”对接。 M、 Q 两点在轨道 1 上， P点在轨道 2 上，三 A．“神舟十一号”在M点加速，可以在P点与“天宫二号” 点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一 相遇 次短时加速。下列关于“神舟十一号”变轨过程的描 B．“神舟十一号”在M点经一次加速，即可变轨到轨道2 C．“神舟十一号”经变轨后速度总大于变轨前的速度 述正确的有 ( )
轨道I
行速度比原轨道时减小。
课堂互动
命题角度1
卫星的变轨、对接问题
1．卫星发射及变轨过程概述
如图4所示。 (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星 到圆轨道 Ⅰ 上。
2．对接 (2) 在 A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提 航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周 供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。
D．“神舟十一号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行 周期
转到解析
题组剖析
命题角度3
天体中的“追及相遇”问题
【例6】
( 多选) 如图9 ，三个质点 a 、b 、c的质量分别
为 m1 、 m2 、 M(M 远大于 m1 及 m2) ，在 c 的万有引力作用 下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运
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规律总结
人造地球卫星的发射过程要经过多次变轨,过程简图如图所示。 (1)变轨的 两种情况 (2)相关物理量的比较 ①两个不同轨道的“切点”处线 速度v不相等， 图中 vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ。 ②同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度 大小不相等，从远地点到近地点万有引力对卫星做正功，动能 增大 ( 引力势能减小 ) ，图中 vⅡA ＞ vⅡB ， EkⅡA ＞ EkⅡB ， EpⅡA ＜
两类变轨 变轨起因 受力分析 离心运动 卫星速度突然增大 Mm v2 G 2 <m r r 变为椭圆轨道运动或在较大半径 圆轨道上运动 近心运动 卫星速度突然减小 Mm v2 G 2 >m r r 变为椭圆轨道运动或在较小半径 圆轨道上运动
变轨结果
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题组剖析
【例 5】 2017 年 1 月 18 日，世界首颗量子科学实验卫 星“墨子号”在圆满完成4个月的在轨测试任务后，正 式交付用户单位使用。如图7为“墨子号”变轨示意图， A．“墨子号”在轨道 B 上由P向Q运动的过程中速率越来越 轨道 A与轨道B相切于P 点，轨道 B与轨道C相切于Q点， 大 以下说法正确的是( )
题组剖析
【变式训练 3】 (2016· 天津理综， 3) 我国即将发射 “天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号” 飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神 A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船 舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞 加速追上空间实验室实现对接 船与空间实验室的对接，下列措施可行的是( )
卫星(航天器)的变轨及对接问题
01
课堂互动
02
题组剖析
03
规律总结
04
备选训练
课堂互动
卫星由低轨道 高轨道的运行分析
轨道II
当卫星的速度突然增加时 Mm v2 G 2 <m r r 即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运 动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星 进入新的轨道稳定运行时由 v＝ GM 可知其运 r
的大 C．它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的大 D．它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时 解析 若 A 要实施变轨与比它轨道更高的空间站 B 对接，则应做逐渐远离圆心的运动， 的小 则万有引力必须小于 A 所需的向心力，所以应给 A 加速，增加其所需的向心力，故应沿
运行速度的反方向喷气，使得在短时间内 A 的速度增加。与 B 对接后轨道半径变大，根 R3 据开普勒第三定律 2＝k 得，周期变大，故选项 B 正确。 答案 B T
(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心
力的大小关系判断；稳定在新圆轨道上的运行速度变化 由v＝ 判断。 (2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越
GM r
大，机械能越大。
(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨
道的速度大于内轨道的速度。
题组剖析
2．卫星变轨的实质
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，
(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。
题组剖析
【例4】 如图5，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给 更高轨道的宇宙空间站B输送物质，需要与B对接，它可 以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的， A．它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的小 则以下说法正确的是 ( ) B．它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时
B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间 实验室减速等待飞船实现对接 C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速 后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞 船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
转到解析
题组剖析
命题角度2 变轨前、后各物理量的比较 1．航天器变轨问题的三点注意事项
B．“墨子号”在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经
过 P点的速率 C．“墨子号”在轨道B上经过P时的向心加速度大于在轨道 A 上经过P点时的向心加速度 D．“墨子号”在轨道B上经过Q点时受到的地球的引力小于 转到解析 经过P点时受到的地球的引力
题组剖析
【变式训练 4】 ( 多选 )2016 年 10 月 19 日，“神舟十一 号”与“天宫二号”成功实现交会对接。如图8所示， 交会对接前“神舟十一号”飞船先在较低圆轨道1上运 动，在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的“天宫二 号”对接。 M、 Q 两点在轨道 1 上， P点在轨道 2 上，三 A．“神舟十一号”在M点加速，可以在P点与“天宫二号” 点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一 相遇 次短时加速。下列关于“神舟十一号”变轨过程的描 B．“神舟十一号”在M点经一次加速，即可变轨到轨道2 C．“神舟十一号”经变轨后速度总大于变轨前的速度 述正确的有 ( )