天体变轨专题

专题：天体变轨发射卫星时，通常先将卫星发送到近地轨道I, 使其绕地球做匀速圆周运动，速率为V,第一次 在 P 点点火加速，在短时间内将速率由 v 1 增加到 v2,使卫星进入椭圆形的转移轨道II;卫星运行 到远地点Q时的速率为v3,此时进行第二次点火 加速，在短时间内将速率由v3增加到v4，使卫星 进入同步轨道III，绕地球做匀速圆周运动。第一次加速：卫星需要的向心力叱增大r了，但万有引力GM没变，因此卫星将开始做 r2离心运动，进入椭圆形的转移轨道II。点火过程有化学能转化为机械能，卫星的机械能增大。在转移轨道上，卫星从近地点P向远地点Q运动过程只受重力作用，机械能守恒。重力做负功，重力势能增加，动能减小。在远地点Q时如果不进行再次点火，卫星将继续沿椭圆轨道运行，从远地点Q回到近地点P，不会自动进入同步轨道。这种情况 下卫星在Q点受到的万有引力大于以速率v3沿同步轨道运动所需要的向心力，因此卫 星做向心运动。为使卫星进入同步轨道，在卫星运动到 Q 点时必须再次启动卫星上的小火箭，短 时间内使卫星的速率由v3增加到v4,使它所需要的向心力咤增大到和该位置的万有 r引力相等，这样就能使卫星进入同步轨道III而做匀速圆周运动。该过程再次启动火箭加 速，又有化学能转化为机械能，卫星的机械能再次增大。结论是：要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道，即增大轨道半径（增大轨 道高度h）, 定要给卫星增加能量。与在低轨道I时比较，卫星在同步轨道I上的动 能Ek减小了，势能Ep增大了，机械能E 机也增大了。增加的机械能由化学能转化而来。练习1我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行 后在远地点 343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞 船运行周期约为 90分钟。下列判断正确的是（）A. 飞船变轨前后的机械能相等B. 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于超重状态C. 飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度2. 2009年2月11 日,俄罗斯的宇宙一2251”卫星和美国“铱一33”卫星在西伯利亚上空约805km 处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能 会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大， 则下列说法中正确的是A. 甲的运行周期一定比乙的长C.甲的向心力一定比乙的小B. 甲距地面的高度一定比乙的高D. 甲的加速度一定比乙的大3航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点短时间开动小型发动机进行变轨，从圆形轨道I进入椭圆道II, 为轨道II上的一点，如图所示。下列说法中正确的有（）A. 在轨道II上经过A的机械能大于经过B的机械能B. 在A点短时间开动发动机后航天飞机的动能增大了C. 在轨道II上运动的周期小于在轨道I上运动的周期D. 在轨道II上经过A的加速度小于在轨道I上经过A的加速度4. 某人造卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变。每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动，某次测量卫星的轨道半径为,后来变为先，以耳匕表示卫星在这两个轨道上的线速度大小，爲、爲表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期，则（A.99B.99C.99D.995. 一颗正在绕地球转动的人造卫星，由于受到阻力作用则将会出现（）A 速度变小B.动能增大C. 角速度变小D.半径变大6. 2010年 10月 1日，嫦娥二号在四川西昌发射成功， 10月6日实施第一次近月制动，进入周期约为12h的椭圆环月轨道；10月8日实施第二次近月制动，进入周期约为35h的椭圆环月轨道；10月9日实施了第三次近月制动，进入轨道高度约为100km的圆形环月工作轨道。实施 近月制动的位置都是在相应的近月点P如图所示。则嫦娥二号：（A. 从不同轨道经过P点时，速度大小相同B. 从不同轨道经过P点（不制动）时，加速度大小相同C. 在两条椭圆环月轨道上运行时，机械能不同D. 在椭圆环月轨道上运行的过程中受到月球的万有引力大小不变