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高考热点剖析天体运动问题高考热点剖析天体运动问题全全国国卷卷高高考考真真题题剖剖析析20132013年年卷卷,20,2020132013年年卷卷,20,2020142014年年卷卷,19,1920142014年年卷卷,18,18神舟九号飞船与天宫神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器交会一号目标飞行器交会对接对接, ,考查失重、宇宙考查失重、宇宙速度、万有引力做功速度、万有引力做功等问题等问题卫星轨道半径变小卫星轨道半径变小, ,且受稀薄气体阻力且受稀薄气体阻力作用作用, ,分析动能、引分析动能、引力势能、机械能变力势能、机械能变化情况化情况以以“行星冲日行星冲日”为背景考查行星为背景考查行星的追及相遇问题的追及相遇问题已知两极重力已知两极重力加速度加速度g g0 0, ,赤道赤道上的重力加速上的重力加速度度g,g,自转周期自转周期T,T,求地球密度求地球密度20152015年年卷卷,21,2120152015年年卷卷,16,1620162016年年卷卷,17,1720162016年年卷卷,4,4登月探测器先在月球登月探测器先在月球表面附近的近似圆轨表面附近的近似圆轨道上绕月运行道上绕月运行; ;然后在然后在离月面离月面4 m4 m高处做悬高处做悬停停; ;最后自由下落最后自由下落卫星从转移轨道进卫星从转移轨道进入地球同步轨道入地球同步轨道利用三颗同步卫利用三颗同步卫星实现赤道上任星实现赤道上任意两点之间无线意两点之间无线电通信条件下卫电通信条件下卫星的位置关系星的位置关系行星运动的规行星运动的规律律, ,物理学史物理学史全全国国卷卷高高考考真真题题剖剖析析20172017年年卷卷,19,1920172017年年卷卷,14,14海王星绕太阳沿椭圆轨道运动的海王星绕太阳沿椭圆轨道运动的规律规律天舟一号与天宫二号变轨对接天舟一号与天宫二号变轨对接, ,组组合体运行的规律合体运行的规律技技法法提提炼炼1.1.牢记两个基本思路牢记两个基本思路: :天体运动的向心力由万有引力提供天体运动的向心力由万有引力提供; ;不考虑星球自转不考虑星球自转, ,星球表面上物体的重力等于万有引力星球表面上物体的重力等于万有引力. .2.2.变轨规律变轨规律: :(1)(1)加速会离心加速会离心, ,轨道半径变大轨道半径变大; ;减速会向心减速会向心, ,轨道半径变小轨道半径变小. .(2)(2)轨道升高机械能增加轨道升高机械能增加, ,轨道降低机械能减少轨道降低机械能减少, ,同一轨道上稳定运行过程中同一轨道上稳定运行过程中机械能守恒机械能守恒. .3.3.天体运行时线速度、角速度、周期与半径的关系口诀天体运行时线速度、角速度、周期与半径的关系口诀: :高轨道低转速长高轨道低转速长周期周期. .4.4.牢记同步卫星的两个特点牢记同步卫星的两个特点: :(1)(1)同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期等于地球的自转周期同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期等于地球的自转周期; ;(2)(2)所有同步卫星都在赤道上空相同的高度上所有同步卫星都在赤道上空相同的高度上. .常常考考类类型型1.1.万有引力与重力的关系及向心力公式的应用万有引力与重力的关系及向心力公式的应用; ;2.2.万有引力定律结合几何关系的应用万有引力定律结合几何关系的应用; ;3.3.卫星在定轨运行时卫星在定轨运行时, ,不同轨道卫星各个物理量的比较和计算不同轨道卫星各个物理量的比较和计算; ;4.4.卫星的变轨问题卫星的变轨问题: :发射中的变轨问题发射中的变轨问题, ,对接中的轨道控制对接中的轨道控制, ,变轨前后各物理变轨前后各物理量的比较量的比较. .【热点集训热点集训】1.1.卫星的变轨与对接卫星的变轨与对接(20162016北京卷北京卷,18,18) ) 如图所示如图所示, ,一颗人造卫星原来在椭一颗人造卫星原来在椭圆轨道圆轨道1 1绕地球绕地球E E运行运行, ,在在P P点变轨后进入轨道点变轨后进入轨道2 2做匀速圆周运动做匀速圆周运动. .下列说法正确下列说法正确的是的是( ( ) )A.A.不论在轨道不论在轨道1 1还是在轨道还是在轨道2 2运行运行, ,卫星在卫星在P P点的速度都相同点的速度都相同B.B.不论在轨道不论在轨道1 1还是在轨道还是在轨道2 2运行运行, ,卫星在卫星在P P点的加速度都相同点的加速度都相同C.C.卫星在轨道卫星在轨道1 1的任何位置都具有相同加速度的任何位置都具有相同加速度D.D.卫星在轨道卫星在轨道2 2的任何位置都具有相同动量的任何位置都具有相同动量B B 解析解析: :卫星在轨道卫星在轨道1 1运行到运行到P P点时需要加速才能进入轨道点时需要加速才能进入轨道2 2运行运行, ,因此卫星因此卫星在两轨道的在两轨道的P P点时速度不同点时速度不同, ,但所受力相同但所受力相同, ,加速度相同加速度相同; ;卫星在轨道卫星在轨道1 1运运行时在不同位置所受万有引力大小、方向均不同行时在不同位置所受万有引力大小、方向均不同, ,则加速度也不同则加速度也不同; ;卫星卫星在轨道在轨道2 2做匀速圆周运动做匀速圆周运动, ,在不同位置速度方向不同在不同位置速度方向不同, ,因此动量不同因此动量不同, ,只有只有选项选项B B正确正确. .2.2.卫星运行参量的分析卫星运行参量的分析(20172017湖北荆州模拟湖北荆州模拟) )火星和地球绕太阳运行的火星和地球绕太阳运行的轨道可近似视为圆形轨道可近似视为圆形, ,若已知火星和地球绕太阳运行的周期之比若已知火星和地球绕太阳运行的周期之比, ,则由此可则由此可求得求得( ( ) )A.A.火星和地球受到太阳的万有引力之比火星和地球受到太阳的万有引力之比B.B.火星和地球绕太阳运行速度大小之比火星和地球绕太阳运行速度大小之比C.C.火星和地球表面的重力加速度之比火星和地球表面的重力加速度之比D.D.火星和地球的第一宇宙速度之比火星和地球的第一宇宙速度之比B B 3.3.万有引力定律结合几何关系的应用万有引力定律结合几何关系的应用20142014年年1212月月7 7日日, ,中国和巴西联合研制中国和巴西联合研制的地球资源卫星的地球资源卫星“0404星星”在太原成功发射升空在太原成功发射升空, ,进入预定轨道进入预定轨道, ,已知已知“0404星星”绕地球做匀速圆周运动的周期为绕地球做匀速圆周运动的周期为T,T,地球相对地球相对“0404星星”的张角为的张角为,引力常量为引力常量为G,G,则地球的密度为则地球的密度为( ( ) )B B 4. 4. 卫星的变轨与对接卫星的变轨与对接(20172017湖北黄冈质检湖北黄冈质检) )卫星发射进入预定轨道往往需卫星发射进入预定轨道往往需要进行多次轨道调整要进行多次轨道调整. .如图所示如图所示, ,某次发射任务中先将卫星送至近地轨道某次发射任务中先将卫星送至近地轨道, ,然后然后再控制卫星进入椭圆轨道再控制卫星进入椭圆轨道. .图中图中O O点为地心点为地心,A,A点是近地轨道和椭圆轨道的交点点是近地轨道和椭圆轨道的交点, ,远地点远地点B B离地面高度为离地面高度为6R(R6R(R为地球半径为地球半径).).设卫星在近地轨道运动的周期为设卫星在近地轨道运动的周期为T,T,下下列对卫星在椭圆轨道上运动的分析列对卫星在椭圆轨道上运动的分析, ,正确的是正确的是( ( ) )A.A.控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星减速控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星减速B.B.卫星通过卫星通过A A点时的速度是通过点时的速度是通过B B点时速度的点时速度的6 6倍倍C.C.卫星通过卫星通过A A点时的加速度是通过点时的加速度是通过B B点时加速度的点时加速度的6 6倍倍D.D.卫星从卫星从A A点经点经4T4T的时间刚好能到达的时间刚好能到达B B点点D D 5.5.万有引力与重力的关系万有引力与重力的关系 假设火星可视为质量均匀分布的球体假设火星可视为质量均匀分布的球体, ,已知已知“火火卫一卫一”( (火星的卫星火星的卫星) )绕火星做圆周运动的半径为绕火星做圆周运动的半径为R,R,周期为周期为T,T,火星的半径为火星的半径为R R0 0, ,自转周期为自转周期为T T0 0, ,则火星表面的重力加速度在赤道处与两极处大小的比值为则火星表面的重力加速度在赤道处与两极处大小的比值为( ( ) )D D 6.6.天体质量和密度的估算天体质量和密度的估算(20172017江苏泰兴模拟江苏泰兴模拟) )我国成功地进行了我国成功地进行了“嫦娥三嫦娥三号号”的发射和落月任务的发射和落月任务, ,进一步获取月球的相关数据进一步获取月球的相关数据. .该卫星在月球上空绕月该卫星在月球上空绕月球做匀速圆周运动时球做匀速圆周运动时, ,经过时间经过时间t,t,卫星行程为卫星行程为s,s,卫星与月球中心连线扫过的角卫星与月球中心连线扫过的角度是度是弧度弧度, ,引力常量为引力常量为G,G,月球半径为月球半径为R,R,则可推知月球密度的表达式是则可推知月球密度的表达式是( ( ) )C C 7. 7. 卫星追及问题卫星追及问题 如图所示如图所示, ,有有A,BA,B两颗卫星绕地心两颗卫星绕地心O O做圆周运动做圆周运动, ,旋转方向相旋转方向相同同.A.A卫星的周期为卫星的周期为T T1 1,B,B卫星的周期为卫星的周期为T T2 2, ,在某一时刻两卫星相距最近在某一时刻两卫星相距最近, ,则则( (引力引力常量为常量为G)(G)( ) )A.A.两卫星经过时间两卫星经过时间t=Tt=T1 1+T+T2 2再次相距最近再次相距最近C.C.若已知两颗卫星相距最近时的距离若已知两颗卫星相距最近时的距离, ,可求出地球的质量可求出地球的质量D.D.若已知两颗卫星相距最近时的距离若已知两颗卫星相距最近时的距离, ,可求出地球表面的重力加速度可求出地球表面的重力加速度C C
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