专题-天体运动的“四个热点”问题课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,*,创新设计,2018,版,高三一轮总复习实用课件,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,CONTENTS,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,CONTENTS,01,02,03,04,标题文本预设,此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）,标题文本预设,此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）,标题文本预设,此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）,标题文本预设,此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,CONTENTS,创新设计,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,创新设计,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本节内容结束,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题天体运动的,“,四个热点,”,问题,专题天体运动的“四个热点”问题,1.,双星模型,(1),定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。如图,1,所示。,双星或多星模型,图,1,1.双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,2.,多星模型,模型,三星模型,(,正三角形排列,),三星模型,(,直线等间距排列,),四星模型,图示,向心力的来源,另外两星球对其万有引力的合力,另外两星球对其万有引力的合力,另外三星球对其万有引力的合力,2.多星模型模型三星模型(正三角形排列)三星模型(直线等间距,【例,1,】,(,多选,),(2018,全国,卷，,20),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转动,12,圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星,(,),A.,质量之积,B.,质量之和,C.,速率之和,D.,各自的自转角速度,【例1】(多选)(2018全国卷，20)2017年，人,答案,BC,答案BC,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,答案,B,答案B,2.(,多选,),为探测引力波，中山大学领衔的,“,天琴计划,”,将向太空发射三颗完全相同的卫星,(SC1,、,SC2,、,SC3),构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形的中心，卫星将在以地球为中心、离地面高度约,10,万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行引力波探测。如图,2,所示，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为,“,天琴计划,”,。已知地球同步卫星距离地面的高度约为,3.6,万公里，以下说法正确的是,(,),图,2,2.(多选)为探测引力波，中山大学领衔的“天琴计划”将向太空,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,答案,BCD,答案BCD,赤道上的物体、近地卫星、同步卫星的对比,赤道上的物体、同步卫星和近地卫星,比较内容,赤道上的物体,近地卫星,同步卫星,向心力来源,万有引力的分力,万有引力,向心力方向,指向地心,重力与万有引力的关系,重力略小于万有引力,重力等于万有引力,赤道上的物体、近地卫星、同步卫星的对比赤道上的物体、同步卫星,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,【例,2,】,(2019,青海西宁三校联考,),如图,3,所示，,a,为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，,b,为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,(,轨道半径约等于地球半径,),，,c,为地球的同步卫星。下列关于,a,、,b,、,c,的说法中正确的是,(,),A.,b,卫星转动线速度大于,7.9 km/s,B.,a,、,b,、,c,做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为,a,a,a,b,a,c,C.,a,、,b,、,c,做匀速圆周运动的周期关系为,T,c,T,b,T,a,D.,在,b,、,c,中，,b,的速度大,图,3,【例2】(2019青海西宁三校联考)如图3所示，a为放在,答案,D,答案D,1.,有,a,、,b,、,c,、,d,四颗卫星，,a,还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，,b,在地面附近近地轨道上正常运行，,c,是地球同步卫星，,d,是高空探测卫星，设地球自转周期为,24 h,，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图,4,所示，则下列关于卫星的说法中正确的是,(,),图,4,1.有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,答案,C,答案C,2.,如图,5,所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知,a,、,b,、,c,三颗卫星均做圆周运动，,a,是地球同步卫星，,a,和,b,的轨道半径相同，且均为,c,的,k,倍，已知地球自转周期为,T,。则,(,),图,5,2.如图5所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、,答案,C,答案C,卫星,(,航天器,),的变轨及对接问题,考向,1,.,卫星发射及变轨过程概述,卫星的变轨、对接问题,人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图,6,所示。,图,6,卫星(航天器)的变轨及对接问题考向1.卫星发射及变轨过程概述,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,【例,3,】,我国发射的,“,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,“,神舟十一号,”,都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是,(,),A.,使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接,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,图,7,【例3】我国发射的“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十,解析,若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项,A,错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项,B,错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项,C,正确；若飞船在比空间实验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项,D,错误。,答案,C,解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向,考向,1.,速度,：如考向,中图,6,所示,(,以下均以图,6,为例,),，设卫星在圆轨道,和,上运行时的速率分别为,v,1,、,v,3,，在轨道,上过,A,点和,B,点时速率分别为,v,A,、,v,B,。因在,A,点加速，则,v,A,v,1,，因在,B,点加速，则,v,3,v,B,，又因,v,1,v,3,，故有,v,A,v,1,v,3,v,B,。,2.,加速度：,因为在,A,点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道,还是轨道,上经过,A,点，卫星的加速度都相同。同理，从轨道,和轨道,上经过,B,点时加速度也相同。,变轨前、后各物理量的比较,考向1.速度：如考向 中图6所示(以下均以图6为例)，设,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,【例,4,】,(2019,河南郑州模拟,),2018,年,12,月,8,日,2,时,23,分，,“,嫦娥四号,”,探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅。,12,月,12,日,16,时,45,分，探测器成功实施近月制动，顺利完成,“,太空刹车,”,，被月球捕获，进入了距月球,100 km,的环月圆轨道，如图,8,所示，则下列说法正确的是,(,),图,8,【例4】(2019河南郑州模拟)2018年12月8日2时,A.,“,嫦娥四号,”,的发射速度大于第二宇宙速度,B.,“,嫦娥四号,”,在,100 km,环月圆轨道运行通过,P,点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过,P,点时的加速度相同,C.,“,嫦娥四号,”,在,100 km,环月圆轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动的周期,D.,“,嫦娥四号,”,在地月转移轨道经过,P,点时和在,100 km,环月圆轨道经过,P,点时的速度大小相同,A.“嫦娥四号”的发射速度大于第二宇宙速度,解析,若,“,嫦娥四号,”,的发射速度大于第二宇宙速度，则,“,嫦娥四号,”,将脱离地球的引力范围，就不会被月球捕获，因此,“,嫦娥四号,”,的发射速度应大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，选项,A,错误；,“,嫦娥四号,”,通过同一点时所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律，,“,嫦娥四号,”,在,100 km,环月圆轨道运行通过,P,点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过,P,点时的加速度相同，选项,B,正确；,“,嫦娥四号,”,在,100 km,环月圆轨道运行的轨道半径大于在椭圆环月轨道运行轨道的半长轴，根据开普勒第三定律可知，,“,嫦娥四号,”,在,100 km,环月圆轨道运行的周期大于在椭圆环月轨道运行的周期，选项,C,错误；,“,嫦娥四号,”,在地月转移轨道经过,P,点时需要,“,太空刹车,”,(,即减小速度,),才能被月球捕获从而在环月圆轨道上运行，选项,D,错误。,答案,B,解析若“嫦娥四号”的发射速度大于第二宇宙速度，则“嫦娥四号,1.(,多选,),牛顿在,1687,年出版的自然哲学的数学原理中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。如图,9,所示，将物体从一座高山上的,O,点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中,A,、,B,、,C,、,D,、,E,是从,O,点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道。已知,B,是圆形轨道，,C,、,D,是椭圆轨道，在轨道,E,上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是,(,),图,9,1.(多选)牛顿在1687年出版的自然哲学的数学原理中设,A.,物体从,O,点抛出后，沿轨道,A,运动落到地面上，物体的运动可能是平抛运动,B.,在轨道,B,上运动的物体，抛出时的速度大小为,7.9 km/s,C.,使轨道,C,、,D,上物体的运动轨道变为圆轨道，这个圆轨道可以过,O,点,D.,在轨道,E,上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于第三宇宙速度,A.物体从O点抛出后，沿轨道A运动落到地面上，物体的运动可能,解析,将物体从一座高山上的,O,点水平抛出，且物体速度不大时，物体沿轨道,A,运动落到地面上，若水平位移不大，则物体的运动是平抛运动，选项,A,正确；在轨道,B,上运动的物体，做匀速圆周运动，抛出时的速度大于第一宇宙速度,7.9 km/s,，选项,B,错误；使轨道,C,、,D,上物体的运动轨道变为圆轨道，可以在物体经过,O,点时减小物体的速度，此时的圆轨道可以过,O,点，选项,C,正确；在轨道,E,上运动的物体，将会克服地球的引力，抛出时的速度一定等于或大于第二宇宙速度,11.2 km/s,，选项,D,错误。,答案,AC,解析将物体从一座高山上的O点水平抛出，且物体速度不大时，物,2.(,多选,),我国探月工程,“,绕、落、回,”,三步走的最后一步即将完成，即月球探测器实现采样返回，探测器在月球表面着陆的过程可以简化如下，探测器从圆轨道,1,上,A,点减速后变轨到椭圆轨道,2,，之后又在轨道,2,上的,B,点变轨到近月圆轨道,3,，示意图如图,10,所示。已知探测器在轨道,1,上的运行周期为,T,1,，,O,为月球球心，,C,为轨道,3,上的一点，,AC,与,AO,之间的最大夹角为,，则下列说法正确的是,(,),图,10,2.(多选)我国探月工程“绕、落、回”三步走的最后一步即将完,答案,BD,答案BD,卫星的追及与相遇问题,1,.,相距最近,两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足,(,A,B,),t,2,n,(,n,1,，,2,，,3,，,),。,2,.,相距最远,当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，从运动关系上，两卫星运动关系应满足,(,A,B,),t,(2,n,1)(,n,1,，,2,，,3,，,),。,卫星的追及与相遇问题1.相距最近,3.,“,行星冲日,”,现象,在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一时刻会出现两个行星和太阳排成一条直线的,“,行星冲日,”,现象，属于天体运动中的,“,追及相遇,”,问题，此类问题具有周期性。,3.“行星冲日”现象在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一,【例,5,】,(,多选,),地球位于太阳和行星之间且三者几乎排成一条直线的现象，天文学上称为,“,行星冲日,”,。火星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动。不考虑火星与地球的自转，且假设火星和地球的轨道平面在同一个平面上，相关数据见下表。则根据提供的数据可知,(,),质量,半径,与太阳间距离,地球,m,R,r,火星,约,0.1,m,约,0.5,R,约,1.5,r,【例5】(多选)地球位于太阳和行星之间且三者几乎排成一条直,A.,在火星表面附近发射飞行器的速度至少为,7.9 km/s,B.,理论上计算可知，相邻两次,“,火星冲日,”,的时间间隔大约为,1,年,C.,火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为,2,5,D.,火星运行的加速度比地球运行的加速度小,A.在火星表面附近发射飞行器的速度至少为7.9 km/s,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,答案,CD,答案CD,1.,经长期观测发现，,A,行星运行轨道的半径近似为,R,0,，周期为,T,0,，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且周期性地每隔,t,0,(,t,0,T,0,),发生一次最大的偏离，如图,11,所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是,A,行星外侧还存在着一颗未知行星,B,，已知行星,B,与行星,A,同向转动，则行星,B,的运行轨道,(,可认为是圆轨道,),半径近似为,(,),图,11,1.经长期观测发现，A行星运行轨道的半径近似为R0，周期为T,答案,A,答案A,2.(,多选,),(2019,四川成都七中,4,月检测,),如图,12,所示，质量相同的三颗卫星,a,、,b,、,c,绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动。其中,a,为遥感卫星,“,珞珈一号,”,，在半径为,R,的圆轨道上运行，经过时间,t,，转过的角度为,；,b,、,c,为地球的同步卫星，某时刻,a,、,b,恰好相距最近。已知地球自转的角速度为,，引力常量为,G,，则,(,),图,12,2.(多选)(2019四川成都七中4月检测)如图12所示，,答案,ABD,答案ABD,专题-天体运动的“四个热点”问题课件,