2018高考物理总复习专题天体运动的三大难点破解1深度剖析卫星的变轨讲义

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1、深度剖析卫星的变轨uii探稀定位【明确学习目标.高效学习，有的放矢】一、考点突破:知识点考纲要求题型说明卫星的变轨的动力学本质1.掌握卫星变轨原理；2.会分析不同轨道上速度和加速度的大小关系；3.理解变轨前后的能量变化。选择题、计算题属于高频考点，重点考查卫星变轨中的供需关系、速度关系、能量关系及轨道的变化，是最近几年的高考热点。二、重难点提示：重点：1.卫星变轨原理；2.不同轨道上速度和加速度的大小关系。难点：理解变轨前后的能量变化。lfl

2、考点精讲【雨难要点点点突破】一、变轨原理卫星在运动过程屮,受到的合外力为万有引力，F.i=GMm卫星在运动过程屮

3、所需要的向心力为:mvF向=R□当:（1）斤引=F向时，卫星做圆周运动;（2）卩引＞F向时，卫星做近心运动；（3）尺引裁向时，卫星做离心运动。；△点速度一内小外人（在A点看轨迹）二、变轨过程1.反射变轨在1轨道上A点向前喷气（瞬间），速度增大，所需向心力增大，万有引力不足，离心运动进入轨道2沿椭圆轨道运动，此过程为离心运动；到达B点，万有引力过剩，供大于求做近心运动，故在轨道2上供需不平衡，轨迹为椭圆，若在B点向后喷气，增大速度可使飞船沿轨道3运动，此轨道供需平衡。1.回收变轨在B点向前喷气减速，供大于需，近心运动由3轨道进入椭圆轨道，在八点再次向前喷气

4、减速，进入圆轨道1,实现变轨，在1轨道再次减速返回地球。三、卫星变轨中的能量问题1.由低轨道到高轨道向后喷气，卫星加速，但在上升过程中，动能减小，势能增加，增加的势能大于减小的动能，故机械能增加。2.由高轨道到低轨道向前喷气，卫星减速，但在下降过程中，动能增加，势能减小，增加的动能小于减小的势能，故机械能减小。注意：变轨时喷气只是一瞬间，目的是破坏供需关系，使卫星变轨。变轨后稳定运行的过程屮机械能是守恒的，其速度大小仅取决于卫星所在轨道髙度。3.卫星变轨屮的切点问题【误区点拨】近地点加速只能提高远地点高度，不能抬高近地点，切点在近地点；远地点加速可提高近

5、地点高度，切点在远地点。lib典例站l

6、l斤【真题十模拟砂通关】例题1如图所示，发射同步卫星时，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；最后再次点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确的是（）A.在轨道3上的速率大于1上的速率B.在轨道3上的角速度小于1上的角速度C.在轨道2上经过Q点时的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率D.在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上经过P点时的加速度v=GM,0)—思路分析：对卫星来说，万有引力提供向心力，^^-=m—=mno

7、2=imi,r~r,a=，而入>斤，即v3

8、对接思路分析：要想追上前面的空间站只能向前喷气减速，破坏供需平衡，到达低轨道速度变大，缩小飞船与空间站的距离，再加速追上空间站对接，在低轨道上运行的速度始终大于空间站的速度。答案:Bl（U捉分宝典【拓展升华高分泉取】【易错警示】卫星变轨瞬间，速度发生了变化，但所受万有引力不变，故加速度不变。此问题大多数同学认为速度增加了，故卫星的加速度要增大，其实速度改变后供需不再平衡，故不存在万有引力充当向心力！满分训练：我国发射的“嫦娥一号”探测卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面200km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道I绕月飞行，如图所

9、示。Z后，卫星在P点又经过两次“刹车制动”,最终在距月球表面200km的圆形轨道III上绕月球做匀速圆周运动。则下面说法正确的是（）A.卫星在轨道III上运动到P点的速度大于沿轨道I运动到P点时的速度B.如果已知“嫦娥一号”在轨道III运动的轨道半径、周期和引力常数G就可以求出月球的质量C.卫星在轨道II上运动时，在P点受的万有引力小于该点所需的向心力D.卫星在轨道III上运动到P点的加速度等于沿轨道I运动到P点时的加速度思路分析：卫星从轨道III运动到轨道I做离心运动，速度增大；选项A错误；根据题意Mm“嫦娥一号”运行的半径设其为R,设月球的质量为此“

10、嫦娥一号”的质量为叫则G斗R24兀2r3=mJR,解得——；卫星在轨道I【上运动