天體運動中的四大難點資料

1、隨堂演練隨堂演練1能力課時能力課時6天體運動中的天體運動中的“四大難點四大難點”隨堂演練隨堂演練2突破一近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運行問題突破一近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運行問題近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉的物體的三種勻速圓周近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉的物體的三種勻速圓周運動的參量比較運動的參量比較隨堂演練隨堂演練3【例例1】(多選多選)如圖如圖1所示所示 ,A表示地球同步衛(wèi)星表示地球同步衛(wèi)星,B為運行軌道比為運行軌道比A低的一顆衛(wèi)星低的一顆衛(wèi)星,C為地球赤道上某一高山山頂上的一個物體為地球赤道上某一高山山頂上的一個物體,兩兩顆衛(wèi)星及物體顆衛(wèi)星及物體C的質量都相同

2、的質量都相同,關于它們的線速度、角速度、運關于它們的線速度、角速度、運行周期和所受到的萬有引力的比較行周期和所受到的萬有引力的比較,下列關系式正確的是下列關系式正確的是()圖圖1A.vBvAvC B.ABCC.FAFBFC D.TATCTB隨堂演練隨堂演練4答案答案AD隨堂演練隨堂演練5【變式訓練變式訓練】1.(2016深圳寶安中學月考深圳寶安中學月考)有有a、b、c、d四顆衛(wèi)星四顆衛(wèi)星,a還未發(fā)射還未發(fā)射,在在地球赤道上隨地球一起轉動地球赤道上隨地球一起轉動,b在地面附近近地軌道上正常運動在地面附近近地軌道上正常運動,c是地球同步衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星是高空探測衛(wèi)星,設地球自轉

3、周期為設地球自轉周期為24 h,所有所有衛(wèi)星的運動均視為勻速圓周運動衛(wèi)星的運動均視為勻速圓周運動,各衛(wèi)星排列位置如圖各衛(wèi)星排列位置如圖2所示所示,則則下列關于衛(wèi)星的說法中正確的是下列關于衛(wèi)星的說法中正確的是()圖圖2隨堂演練隨堂演練6答案答案C隨堂演練隨堂演練7突破二衛(wèi)星的變軌問題突破二衛(wèi)星的變軌問題1.變軌原理及過程變軌原理及過程人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經過多次變軌方可到達預定軌道人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經過多次變軌方可到達預定軌道,如圖如圖3所示。所示。圖圖3(1)為了節(jié)省能量為了節(jié)省能量 ,在赤道上順著地球自轉方向發(fā)射衛(wèi)星到圓在赤道上順著地球自轉方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道軌道上。上。(2)在在A點點火

4、加速點點火加速,由于速度變大由于速度變大,進入橢圓軌道進入橢圓軌道。(3)在在B點點(遠地點遠地點)再次點火加速進入圓形軌道再次點火加速進入圓形軌道。隨堂演練隨堂演練8【例例2】(多選多選)在完成各項既定任務后在完成各項既定任務后,“神舟九號神舟九號”飛船于飛船于2012年年6月月29日日10時許返回地面時許返回地面,主著陸場位于內蒙古四子王旗地區(qū)。主著陸場位于內蒙古四子王旗地區(qū)。如圖如圖4所示所示,飛船在返回地面時飛船在返回地面時,要在要在P點從圓形軌道點從圓形軌道進入橢圓軌進入橢圓軌道道,Q為軌道為軌道上的一點上的一點,M為軌道為軌道上的另一點上的另一點,關于關于“神舟九神舟九號號”的運動

5、的運動,下列說法中正確的有下列說法中正確的有()圖圖4隨堂演練隨堂演練9A.飛船在軌道飛船在軌道上經過上經過P的速度小于經過的速度小于經過Q的速度的速度B.飛船在軌道飛船在軌道上經過上經過P的速度小于在軌道的速度小于在軌道上經過上經過M的速度的速度C.飛船在軌道飛船在軌道上運動的周期大于在軌道上運動的周期大于在軌道上運動的上運動的周期周期D.飛船在軌道飛船在軌道上經過上經過P的加速度小于在軌道的加速度小于在軌道上經過上經過M的加速度的加速度隨堂演練隨堂演練10解析解析飛船在軌道飛船在軌道上由上由Q點向點向P點運行時需要克服萬有引力做點運行時需要克服萬有引力做功功,所以經過所以經過P點時的動能小

6、于經過點時的動能小于經過Q點時的動能點時的動能,可知選項可知選項A正確正確;飛船在軌道飛船在軌道上做勻速圓周運動上做勻速圓周運動,故飛船經過故飛船經過P、M兩點時的速兩點時的速率相等率相等,由于飛船在由于飛船在P點進入軌道點進入軌道時相對于軌道時相對于軌道做向心運動做向心運動,可知飛船在軌道可知飛船在軌道上上P點速度小于軌道點速度小于軌道上上P點速度點速度,故選項故選項B正正確確;根據(jù)開普勒第三定律可知根據(jù)開普勒第三定律可知,飛船在軌道飛船在軌道上運動的周期小于在上運動的周期小于在軌道軌道上運動的周期上運動的周期,選項選項C錯誤錯誤;根據(jù)牛頓第二定律可知根據(jù)牛頓第二定律可知,飛船在飛船在軌道軌

7、道上經過上經過P的加速度與在軌道的加速度與在軌道上經過上經過M的加速度大小相等的加速度大小相等,選項選項D錯誤。錯誤。答案答案AB隨堂演練隨堂演練11反思總結反思總結1.變軌的兩種情況變軌的兩種情況2.相關物理量的比較相關物理量的比較(1)兩個不同軌道的兩個不同軌道的“切點切點”處線速度處線速度v不相等不相等,圖中圖中vvB,vAv。(2)同一個橢圓軌道上近地點和遠地點線速度大小不相等同一個橢圓軌道上近地點和遠地點線速度大小不相等,從遠從遠地點到近地點萬有引力對衛(wèi)星做正功地點到近地點萬有引力對衛(wèi)星做正功,動能增大動能增大(引力勢能減小引力勢能減小),圖中圖中vAvB,EkAEkB,EpAEpB

8、。隨堂演練隨堂演練12(3)兩個不同圓軌道上的線速度兩個不同圓軌道上的線速度v不相等不相等,軌道半徑越大軌道半徑越大,v越小越小,圖圖中中vv。3.衛(wèi)星的對接衛(wèi)星的對接航天飛機與宇宙空間站的航天飛機與宇宙空間站的“對接對接”實際上就是兩個做勻速圓周實際上就是兩個做勻速圓周運動的物體追趕問題運動的物體追趕問題,本質仍然是衛(wèi)星的變軌運行問題。本質仍然是衛(wèi)星的變軌運行問題。隨堂演練隨堂演練13【變式訓練變式訓練】2.(多選多選)“神舟十號神舟十號”飛船于北京時間飛船于北京時間2013年年6月月11日日17時時38分在分在甘肅省酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空甘肅省酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,并于北京時間并于北

9、京時間6月月13日日13時時18分分,實施了與實施了與“天宮一號天宮一號”的自動交會對接。這是的自動交會對接。這是“天宮一號天宮一號”自自2011年年9月發(fā)射入軌以來月發(fā)射入軌以來,第第5次與神舟飛船成功實現(xiàn)交會對接。次與神舟飛船成功實現(xiàn)交會對接。交會對接前交會對接前“神舟十號神舟十號”飛船先在較低的圓軌道飛船先在較低的圓軌道1上運動上運動,在適在適當位置經變軌與在圓軌道當位置經變軌與在圓軌道2上運動的上運動的“天宮一號天宮一號”對接。如圖對接。如圖5所示所示,M、Q兩點在軌道兩點在軌道1上上,P點在軌道點在軌道2上上,三點連線過地球球心三點連線過地球球心,把飛船的加速過程簡化為只做一次短時加

10、速。下列關于把飛船的加速過程簡化為只做一次短時加速。下列關于“神舟神舟十號十號”變軌過程的描述變軌過程的描述,正確的是正確的是()隨堂演練隨堂演練14圖圖5A.“神舟十號神舟十號”必須在必須在Q點加速點加速,才能在才能在P點與點與“天宮一號天宮一號”相遇相遇B.“神舟十號神舟十號”在在M點經一次加速點經一次加速,即可變軌到軌道即可變軌到軌道2C.“神舟十號神舟十號”在在M點變軌后的速度大于變軌前的速度點變軌后的速度大于變軌前的速度D.“神舟十號神舟十號”變軌后的運行周期總大于變軌前的運行周期變軌后的運行周期總大于變軌前的運行周期隨堂演練隨堂演練15答案答案CD隨堂演練隨堂演練16突破三天體運動

11、中的能量問題突破三天體運動中的能量問題隨堂演練隨堂演練17A.探測器的質量越大探測器的質量越大,脫離星球所需要的發(fā)射速度越大脫離星球所需要的發(fā)射速度越大B.探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D.探測器脫離星球的過程中探測器脫離星球的過程中,勢能逐漸增大勢能逐漸增大隨堂演練隨堂演練18答案答案BD隨堂演練隨堂演練19圖圖6隨堂演練隨堂演練20答案答案D隨堂演練隨堂演練21突破四衛(wèi)星的追及相遇問題突破四衛(wèi)星的追及相遇問題某星體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠之分某星

12、體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠之分,但它們都處在但它們都處在同一條直線上。由于它們的軌道不是重合的同一條直線上。由于它們的軌道不是重合的,因此在最近和最遠因此在最近和最遠的相遇問題上不能通過位移或弧長相等來處理的相遇問題上不能通過位移或弧長相等來處理,而是通過衛(wèi)星運而是通過衛(wèi)星運動的圓心角來衡量動的圓心角來衡量,若它們初始位置在同一直線上若它們初始位置在同一直線上,實際上內軌實際上內軌道所轉過的圓心角與外軌道所轉過的圓心角之差為道所轉過的圓心角與外軌道所轉過的圓心角之差為的整數(shù)倍的整數(shù)倍時就是出現(xiàn)最近或最遠的時刻。時就是出現(xiàn)最近或最遠的時刻。隨堂演練隨堂演練22【例例4】(多選多選)(20

13、14新課標全國卷新課標全國卷,19)太陽系各行星幾乎太陽系各行星幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓周運動。當?shù)厍蚯『眠\在同一平面內沿同一方向繞太陽做圓周運動。當?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間行到某地外行星和太陽之間,且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象,天文學稱為天文學稱為“行星沖日行星沖日”。據(jù)報道。據(jù)報道,2014年各行星沖日時間分年各行星沖日時間分別是別是:1月月6日木星沖日日木星沖日;4月月9日火星沖日日火星沖日;5月月11日土星沖日日土星沖日;8月月29日海王星沖日日海王星沖日;10月月8日天王星沖日。已知地球及各地外行日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太

14、陽運動的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是()地球地球火星火星木星木星土星土星天王星天王星 海王星海王星軌道半徑軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930隨堂演練隨堂演練23A.各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象 B.在在2015年內一定會出現(xiàn)木星沖日年內一定會出現(xiàn)木星沖日C.天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D.地外行星中地外行星中,海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短隨堂演練隨堂演練24答案答案BD隨堂演練隨堂演練25【變式訓練變

15、式訓練】4.(2016廣東龍川一中測試廣東龍川一中測試)在厄瓜多爾境內有一建筑叫做在厄瓜多爾境內有一建筑叫做“赤道赤道紀念碑紀念碑”。設某人造地球衛(wèi)星在赤道上空飛行。設某人造地球衛(wèi)星在赤道上空飛行,衛(wèi)星的軌道平面衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道重合與地球赤道重合,飛行高度低于地球同步衛(wèi)星。已知衛(wèi)星軌道半飛行高度低于地球同步衛(wèi)星。已知衛(wèi)星軌道半徑為徑為r,飛行方向與地球的自轉方向相同飛行方向與地球的自轉方向相同,設地球的自轉角速度為設地球的自轉角速度為0,地球半徑為地球半徑為R,地球表面重力加速度為地球表面重力加速度為g,某時刻衛(wèi)星通過這一某時刻衛(wèi)星通過這一赤道紀念碑的正上方赤道紀念碑的正上方,該衛(wèi)星再

16、次經過這個位置所需要的時間為該衛(wèi)星再次經過這個位置所需要的時間為()隨堂演練隨堂演練26答案答案D隨堂演練隨堂演練27圖圖7隨堂演練隨堂演練28答案答案C隨堂演練隨堂演練292.(多選多選)目前目前,在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉,其中其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓,且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中軌道半徑逐漸變小的過程中,只受到地球引力和稀薄氣體阻力只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用的作用,則下列判斷正確的是則下列判斷正確的是()A.衛(wèi)星的動能逐漸減小衛(wèi)星的動能逐漸減小B.由于

17、地球引力做正功由于地球引力做正功,引力勢能一定減小引力勢能一定減小C.由于氣體阻力做負功由于氣體阻力做負功,地球引力做正功地球引力做正功,機械能保持不變機械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小隨堂演練隨堂演練30答案答案BD隨堂演練隨堂演練313.某衛(wèi)星在半徑為某衛(wèi)星在半徑為r的軌道的軌道1上做圓周運動上做圓周運動,動能為動能為Ek,變軌到軌道變軌到軌道2上上后后,動能比在軌道動能比在軌道1上減小了上減小了E,在軌道在軌道2上也做圓周運動上也做圓周運動,則軌道則軌道2的半徑為的半徑為()A隨堂演練隨堂演練324.(多選多選)如圖如圖8所

18、示所示,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進入橢衛(wèi)星首先進入橢圓軌道圓軌道,然后在然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度點通過改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進入地球同步軌讓衛(wèi)星進入地球同步軌道道,則則()圖圖8A.該衛(wèi)星在該衛(wèi)星在P點的速度大于點的速度大于7.9 km/s,小于小于11.2 km/sB.衛(wèi)星在同步軌道衛(wèi)星在同步軌道上的運行速度大于上的運行速度大于7.9 km/sC.在軌道在軌道上上,衛(wèi)星在衛(wèi)星在P點的速度大于在點的速度大于在Q點的速度點的速度D.衛(wèi)星在衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道點通過加速實現(xiàn)由軌道進入軌道進入軌道隨堂演練隨堂演練33解析解析衛(wèi)星在衛(wèi)星在P點做圓周運動的速度為點做圓周運動的速度為7.9 km/s,衛(wèi)星在衛(wèi)星在P點的速點的速度大于度大于7.9 km/s會做離心運動會做離心運動,運動軌跡為橢圓運動軌跡為橢圓,但必須小于但必須小于11.2 km/s,否則就會脫離地球束縛否則就會脫離地球束縛,故