高考物理热点：卫星(航天器)的变轨及对接问题课件

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,2020/10/31,#,Contents Page,目录页,热点突破：,卫星,(,航天器,),的变轨及对接问题,能力课,2.,典例剖析,3.,规律方法,4.,备选训练,5.,高考模拟演练,1.,热点透析,Contents Page目录页热点突破：能力课2.典例剖析,1.,热点透析,轨道,II,轨道,I,1.,卫星由低轨道,高轨道的运行分析,1.热点透析轨道II轨道I 1.卫星由低轨道 高轨道的,2.,卫星由高轨道,低,轨道的运行分析,轨道,I,2.卫星由高轨道 低轨道的运行分析 轨道I,卫星在运动中的能量,卫星在运动中的能量,卫星,的追及相遇问题,一、,某星体的两颗卫星,从相距,最近,到再次相距最近遵从的规律：,T,1,T,2,设,t,为再次相遇时间,则有,t,/,T,2,t,/,T,N,其中,N,为,t,时间相遇的次数,.,内轨道,卫星,所转过的圆心角与外轨道,卫星,所转过的圆心角之差为,2,的整数倍,。,二、,某星体的两颗卫星,从相距,最近,到相距最远遵从的规律：,内轨道,卫星,所转过的圆心角与外轨道,卫星,所转过的圆心角之差为,的,奇,数倍,。,设,t,为相距最远时间,则有,t,/,T,2,t,/,T,N+,0.5,其中,N,为,t,时间相遇的次数,.,卫星的追及相遇问题一、某星体的两颗卫星从相距最近到再次相距最,2.,典例剖析,角度,1,变轨前后各物理量的比较,【,真题示例,2】,(2015,全国卷,，,21)(,多选,),我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面,4 m,高处做一次悬停,(,可认为是相对于月球静止,),；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为,1.310,3,kg,，地球质量约为月球的,81,倍，地球半径约为月球的,3.7,倍，地球表面的重力加速度大小约为,9.8 m/s,2,。则此探测器,(,),A,在着陆前的瞬间，速度大小约为,8.9 m/s,B,悬停时受到的反冲作用力约为,210,3,N,C,从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒,D,在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的 线速度,转到解析,2.典例剖析角度1变轨前后各物理量的比较转到解析,转回原题,转回原题,【,真题示例,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,(,),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,转到解析,图,5,【真题示例3】(2016天津理综，3)我国即将发射“天宫二,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，可使飞船在比空间试验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间试验室轨道，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；若飞船在比空间试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,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,【,真题示例,4】(2014,全国卷,，,19)(,多选,),太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，,2014,年各行星冲日时间分别是：,1,月,6,日木星冲日；,4,月,9,日火星冲日；,5,月,11,日土星冲日；,8,月,29,日海王星冲日；,10,月,8,日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是,(,),A.,各地外行星每年都会出现冲日现象,B,在,2015,年内一定会出现木星冲日,C,天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半,D,地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短,转到解析,星球,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星,轨道半径,(AU),1.0,1.5,5.2,9.5,19,30,【真题示例4】(2014全国卷，19)(多选)太阳系各行,转回原题,转回原题,3.,规律方法,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,(2),相关物理量的比较,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,。,3.规律方法,解题模板,解题模板,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,BAE机不变卫星几种运动形式的能量转化问题E机不变轨道II轨,T,1,T,2,对于天体追及问题的处理思路：,T1T2 对于天体追及问题的处理思路：,【,变式训练,2】(2016,北京海淀区期中测试,)(,多选,),某载人飞船运行的轨道示意图如图,3,所示，飞船先沿椭圆轨道,1,运行，近地点为,Q,，远地点为,P,。当飞船经过点,P,时点火加速，使飞船由椭圆轨道,1,转移到圆轨道,2,上运行，在圆轨道,2,上飞船运行周期约为,90 min,。关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是,(,),A,飞船在轨道,1,和轨道,2,上运动时的机械能相等,B,飞船在轨道,1,上运行经过,P,点的速度小于经过,Q,点的速度,C,轨道,2,的半径小于地球同步卫星的轨道半径,D,飞船在轨道,1,上运行经过,P,点的加速度等于在 轨道,2,上运行经过,P,点的 加速度,转到解析,【变式训练2】(2016北京海淀区期中测试)(多选)某载人,转回原题,转回原题,解析,根据开普勒第二定律，月球从近地点到达远地点过程中，速度逐渐减小，万有引力做负功，,A,、,C,错误；因为随着地、月之间距离变大，万有引力减小，向心加速度也变小，,B,错误；月球运动过程只有万有引力做功，机械能守恒，,D,正确。,答案,D,【,变式训练,3】2016,年,11,月,14,日，,近,70,年来最大最圆的月亮,(“,超级月亮”,),现身天宇，这是月球运动到了近地点的缘故。然后月球离开近地点向着远地点而去，“超级月亮”也与我们渐行渐远。在月球从近地点到达远地点的过程中，下面说法正确的是,(,),A,月球运动速度越来越大,B,月球的向心加速度越来越大,C,地球对月球的万有引力做正功,D,虽然离地球越来越远，但月球的机械能不变,解析显隐,解析 根据开普勒第二定律，月球从近地点到达远地点过程中，速度,【变式训练,4】,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，可采取最好的方法是,(,),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,转到解析,【变式训练4】宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前,转回原题,转回原题,【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,(,),A,4,次,B,6,次,C,7,次,D,8,次,转到解析,【变式训练5】假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200,转回原题,转回原题,4.,备选训练,【,备选训练,】,(,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,(,),转到解析,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,4.备选训练【备选训练】(多选)如图是“嫦娥三号”飞行轨道示,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,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,【,备选训练,】,我国女宇航员王亚平搭乘“神舟十号”飞船于,2013,年,6,月上旬飞向太空,“神舟十号”发射初始轨道为近地点约,200 km,、远地点约,330 km,的椭圆轨道,升空后再和目标飞行器“天宫一号”对接,交会对接轨道为距地约,343 km,的近圆轨道,.,假设“神舟十号”飞船发射升空后,先后经历了多次变轨,调整到处于“天宫一号”目标飞行器后方约,52 km,处,并与“天宫一号”处于距离地面高度相同的同一圆形轨道上,最后与“天宫一号”实施对接,完成浪漫的“太空之吻”,.,忽略它们之间的万有引力,则,(,),A,“神舟十号”与“天宫一号”受到地球吸引力的大小相等,B,“神舟十号”由初始椭圆轨道变为最终的圆形轨道时周期变长,C,“天宫一号”的速度比地球同步卫星速度小,D,对接前，“神舟十号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨道上点火加速,转到解析,【备选训练】我国女宇航员王亚平搭乘“神舟十号”飞船于201,转回原题,转回原题,5.,高考模拟演练,转到解析,4,(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