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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,*,*,*,卫星(航天器)的变轨及对接问题,01,02,03,04,备选训练,课堂互动,题组剖析,规律总结,1,课堂互动,轨道II,轨道I,卫星由低轨道,高轨道的运行分析,2,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,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 上。,(2)在,A,点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道。,(3)在,B,点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道。,2对接,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运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。,3,【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，则以下说法正确的是(),题组剖析,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,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的小,4,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,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(),转到解析,5,题组剖析,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,转回原题,6,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,(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。,7,题组剖析,2卫星变轨的实质,8,A“墨子号”在轨道,B,上由,P,向,Q,运动的过程中速率越来越大,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经过,P,点时受到的地球的引力,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，轨道,A,与轨道,B,相切于,P,点，轨道,B,与轨道,C,相切于,Q,点，以下说法正确的是(),转到解析,9,题组剖析,转回原题,10,A“神舟十一号”在,M,点加速，可以在,P,点与“天宫二号”相遇,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,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,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，三点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。下列关于“神舟十一号”变轨过程的描述正确的有(),转到解析,11,题组剖析,转回原题,12,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,m,1,、,m,2,、,M,(,M,远大于,m,1,及,m,2,)，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动，已知轨道半径之比为,r,a,r,b,14，则下列说法正确的有(),转到解析,A,a,、,b,运动的周期之比为,Ta,Tb,18,B,a,、,b,运动的周期之比为,Ta,Tb,14,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,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,13,题组剖析,转回原题,14,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,两个不同轨道的“切点”处线速度,v,不相等，,图中,v,v,B,，,v,A,v,。,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,v,A,v,B,，,E,k,A,E,k,B,，,E,p,A,E,p,B,。,两个不同圆轨道上的线速度,v,不相等，轨道半径越大，,v,越小，图中,v,v,。,(2)相关物理量的比较,15,规律总结,解题模板,16,规律总结,B,A,E,机,不变,E,动,不变,E,势,不变,卫星几种运动形式的能量转化问题,E,机,不变,E,动,变化,E,势,变化,轨道II,轨道I,E,机,增加,E,动,变化,E,势,变化,17,规律总结,T,1,T,2,对于天体追及问题的处理思路：,在与地球上物体追及时，要根据地球上,物体与同步卫星角速度相同的特点进行判断。,(2)根据两星追上或相距最近时满足两星运行的角度差等于2,的整数倍，相距最远时，两星运行的角度差等于的奇数倍。,18,题组剖析,【变式训练5】假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6 400 km，地球同步卫星距地面高为36 000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为(),A4次 B6次 C7次 D8次,转到解析,19,题组剖析,转回原题,20,备选训练,转到解析,1 (2017沈阳质量监测)我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一项重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图6所示，假设月球半径为,R,，月球表面的重力加速度为,g,0,，飞行器在距月球表面高度为3,R,的圆形轨道运动，到达轨道的,A,点处点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点,B,再次点火进入近月轨道绕月球做圆周运动，则(),21,备选训练,转回原题,22,2. (多选)如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设“嫦娥三号”运行经过,P,点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道上运动，再次经过,P,点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为,Q,、高度为15 km，远地点为,P,、高度为100 km的椭圆轨道上运动，下列说法正确的是(),A“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km,的圆轨道上运动时速度大小可能变化,B“嫦娥三号”在距离月面高度100 km的,圆轨道上运动的周期一定大于在椭圆 轨道上运动的周期,C“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过,Q,点时的加速度一定大于经过,P,点时的加速度,D“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过,Q,点时的速度可能小于经过,P,点时的速度,备选训练,转到解析,23,备选训练,转回原题,解析,“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道上运动是匀速圆周运动，速度大小不变，选项A错误；,由于圆轨道的轨道半径大于椭圆轨道半长轴，根据开普勒定律，“嫦娥三号”在距离月面高度100 km的圆轨道上运动的周期一定大于在椭圆轨道上运动的周期，选项B正确；,由于在,Q,点“嫦娥三号”所受万有引力大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过,Q,点时的加速度一定大于经过,P,点时的加速度，选项C正确；,“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动的引力势能和动能之和保持不变，,Q,点的引力势能小于,P,点的引力势能，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动到,Q,点的动能较大，速度较大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过,Q,点时的速度一定大于经过,P,点时的速度，选项D错误。,答案BC,24,
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