人造卫星专题

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,*,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,*,*,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,*,*,人造卫星专题, 要点探究,一、黑洞、双星系统、三星系统问题,第17讲, 要点探究,2、-10北京高考,(11,分,),中国首个月球探测计划嫦娥工程预计在,2017,年送机器人上月球，实地采样送回地球，为载人登月及月球基地选址做准备设想机器人随嫦娥号登月飞船绕月球飞行，飞船上备有以下实验仪器：,A,计时表一只；,B,弹簧秤一把；,C,已知质量为,m,的物体一个；,D,天平一台,(,附砝码一盒,),在飞船贴近月球表面时可近似看成绕月球做匀速圆周运动，机器人测量出飞船在靠近月球表面的圆形轨道绕行,N,圈所用的时间为,t,飞船的登月舱在月球上着陆后，遥控机器人利用所携带的仪器又进行了第二次测量，利用上述两次测量的物理量可出推导出月球的半径和质量,(,已知引力常量为,G,),，要求：,(1),说明机器人是如何进行第二次测量的,(2),试推导用上述测量的物理量表示的月球半径和质量的表达式,【,解析,】,(1),机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体，静止时读出弹簧秤的示数,F,，即为物体在月球上所受重力的大小,(3,分,),(2),在月球上忽略月球的自转可知：,mg,月,F,(1,分,),G,mg,月,(1,分,),飞船在绕月球运行时，因为是靠近月球表面，故近似认为其轨道半径为月球的半径,R,，由万有引力提供物体做圆周运动的向心力可知：,G,mR,，又,T,(2,分,),联立可得：月球的半径,R,(2,分,),月球的质量,M, ,(2,分,),答案,(1),机器人在月球上用弹簧秤竖直悬挂物体，静止时读出弹簧秤的示数,F,，即为物体在月球上所受重力的大小,(2),R,M,二、关于地球同步卫星,地球同步卫星是指与地球自转同步的卫星，它相对于地球表面是静止的，广泛应用于通信领域，又叫做同步通信卫星其特点可概括为六个,“,一定,”,：,(1),位置一定,(,必须位于地球赤道的上空,),地球同步卫星绕地球旋转的轨道平面一定与地球的赤道面重合,假设同步卫星的轨道平面与赤道平面不重合，而与某一纬线所在的平面重合，如图,3,4,所示同步卫星由于受到地球指向地心的万有引力,F,的作用，绕地轴做圆周运动，,F,的一个分力,F,1,提供向心力，而另一个分力,F,2,将使同步卫星不断地移向赤道面，最终直至与赤道面重合为止,(,此时万有引力,F,全部提供向心力,),图,3,4,(2),周期,(,T,),一定,同步卫星的运行方向与地球自转的方向一致,同步卫星的运转周期与地球的自转周期相同，即,T,24 h,(3),角速度,(,),一定,由公式, 知，地球同步卫星的角速度, ，,因为,T,恒定，,为常数，故,也一定,(4),向心加速度,(,a,),的大小一定,地球同步卫星的向心加速度为,a,，则由牛顿第二定律和万有引力定律得：,G,ma,，,a,(5),距离地球表面的高度,(,h,),一定,由于万有引力提供向心力，则在,一定的条件下，同步卫星的高度不具有任意性，而是唯一确定的,根据,G,m,2,(,R,h,),得：,h, ,R, ,R,36000 km,(6),环绕速率,(,v,),一定,在轨道半径一定的条件下，同步卫星的环绕速率也一,定，且为,v, ,3.08 km/s,因此，所有同步卫星的线速度大小、角速度大小及周期、半径都相等,由此可知要发射同步卫星必须同时满足三个条件：,卫星运行周期和,地球自转周期,相同；,卫星的运行轨道在,地球的赤道,平面内；,卫星距地面高度有,确定值,思考：,人造卫星在,低轨道上运行,，要想让其,在,高轨道上运行,，应采取什么措施？,在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿,高轨道运行。.,三、,变轨问题,v,F,引,1,2,v,2,F,引,L,使卫星进入更高轨道做圆周运动,v,2,v,3,v,v,非远地点变轨,向高轨卫星的发射,卫星的回收,一.卫星的变轨问题：,v,1,v,2,v,3,v,4,v,2,v,1,v,4,v,3,v,1,v,4,v,2,v,1,v,4,v,3,v,2,v,3,点火加速：,在椭圆轨道上运行:,第一次变轨：,第二次变轨：,点火加速：,在圆轨道上稳定运行：,“变轨”问题：,：,1.分析思路：,定态运行：,看公式,动态变轨,：,析供需,1）圆轨道与椭圆轨道的互变,：,A,B,A点,：,加速,椭圆,减速,圆,B点,：,近地点,远地点,圆,椭圆,减速,椭圆,加速,圆,圆,椭圆,加速度关系呢？,a,=,v,2,/,r,仅适用于圆周运动,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,Q,P,2,3,1,BD,“嫦娥奔月” 图(视频),16,2. 2007年10月24日“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕,地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨,道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道修正轨道,地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度,为,h,轨道最后进入周期为,T,的极月圆轨道 ，如图所示。（ ）,A.,“嫦娥一号”由到需加速、由到需减速,B.发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度,C.在绕月圆轨道上,卫星周期与卫星质量有关,E.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力,近地变轨,轨道修正,转移轨道,发射,D,2. 2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星星箭分离，卫星进入绕,地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨,道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道修正轨道,地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度,为,h,轨道最后进入周期为,T,的极月圆轨道 ，如图所示。,若月球半径为,R,，试写出月球表面重力加速度的表达式。,近地变轨,轨道修正,转移轨道,发射,对接问题:宇宙飞船与空间站的对接,空间站实际上就是一个载有人的人造卫星，那么，地球上的人如何登到空间站，空间站上的人又如何返回地面？这些活动都需要通过宇宙飞船来完成，这就存在一个宇宙飞船与空间站对接的问题。,思考：能否把宇宙飞船先发射到空间站的同一轨道上，再通过加速去追上空间站实现对接呢？,不行，因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆轨道而无法与空间站对接。飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道。通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，便可实现对接，如图所示.,空间站,飞船,例：在太空中有两飞行器,a、b,，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，,a,在前,b,在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想,b,尽快,追上,a,并完成对接，,b,应采取的措施是（ ）,A、沿运动方向喷气,B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气,C、沿运动反方向喷气,D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气,B,1. 2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有,（A）在轨道上经过A的速度小于经过B的速度,（B）在轨道上经过A的动能小于在轨道上经过A 的动能,（C）在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期,（D）在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经过A的加速度,答案：ABC,1、卫星变轨问题,2.发射地球同步卫星时，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运动，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道2与轨道1相切于近地点Q，轨道2与轨道3相切于远地点P，如图所示。设卫星在圆轨道1运动的速率为V,1,，在圆轨道3运行的速率为V,3,，在椭圆轨道2的近地点的速率为V,2,，在远地点的速率为V,4,，则：,它们的速度大小关系为_；加速度大小关系为_。,例3、如图所示.卫星由地面发射后,经过发射轨道进入停泊轨道,然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道,再次调速后进入工作轨道,卫星开始对月球进行探测.已知地球与月球的质量之比为a,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b,卫星在停泊轨道与工作轨道上均可视为做匀速圆周运动,则( ),A.,卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度,之比为(a/b),1/2,B.,卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期,之比为(b/a),1/2,C.,卫星从停泊轨道进入地月转移轨道时,卫星必须加速,D.,卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的,第一宇宙速度,AC,42007年11月5日，“嫦娥一号”探月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”后被月球俘获，进入椭圆轨道绕月飞行，然后，卫星在,P,点又经过两次“刹车制动”，最终在距月球表面,200km的圆形轨道上绕,月球做匀速圆周运动，,如图所示，,P,地月转,移轨道,4.则下列说法正确的是（ ）,A. 卫星在轨道上运动的周期比沿轨道,运动的周期长,B. 卫星在轨道上运动的周期比沿,轨道运动的周期短,C. 卫星在轨道上运动的加速度小于沿轨,道运动到,P,点（尚未制动）时的加度度,D. 卫星在轨道上运动加速度等于沿轨道,运动到,P,点（尚未制动）时的加速度,B D,P,地月转,移轨道,例2.如图所示，,a、b、c,是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是：,A,b、c,的线速度大小相等，且大于,a,的线速度,B,b、c,的向心加速度大小相等，且大于,a,的向心加速度,C,c,加速可追上同一轨道上的,b,，,b,减速可等到同一轨道上的,c,D,a,卫星由于某种原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将变大,地球,a,c,b,D,例3：宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是：,A. 飞船加速直到追上空间站，完成对接,B. 飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接,C. 飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接,D. 无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接,谢谢！,