20172018學年同步備課套餐高一物理人教浙江專版必修2講義模塊要點回眸第12點

第12點衛(wèi)星軌道調整的原理分析1．人造衛(wèi)星沿圓軌道和橢圓軌道運轉的條件當衛(wèi)星與火箭分別時，設衛(wèi)星的速度為v，衛(wèi)星距離地心為r，并設此時速度與萬有引力垂直(經過地面控制可以實現(xiàn))，如圖1所示，若衛(wèi)星以速度v繞地球做圓周運動，則所需要的向心力為v2Mm，衛(wèi)星遇到的萬有引力Fn＝mF＝G2rr圖1(1)當F＝Fn時，衛(wèi)星將做圓周運動．若此時恰巧是離地面近來的軌道，則可求出此時的發(fā)射速度v＝7.9km/s.(2)當F<Fn時，衛(wèi)星將做離心運動，沿橢圓軌道運動．(3)當F>Fn時，衛(wèi)星在引力作用下，向地心做橢圓運動．所以，星、箭分別時的速度是決定衛(wèi)星運轉軌道的主要要素．2．人造衛(wèi)星的軌道調整如圖2所示，以衛(wèi)星從近地圓軌道Ⅰ變軌到圓軌道Ⅲ為例加以分析．圖2GMm2＝mvA2在圓軌道Ⅰ穩(wěn)固運轉時滿足(rA為A到地心的距離)．若在A點提升速度(衛(wèi)星自rArA帶推動器可完成這個任務)至vA′則有GMmvA′22<m，則衛(wèi)星做離心運動，將在橢圓軌道Ⅱ上rArA運動，若不再經過推動器改變速度，則會向來在橢圓軌道Ⅱ上運動．當衛(wèi)星到達B點時，若要使衛(wèi)星在圓軌道Ⅲ上運轉，則一定在B點再次加速．由此可以看出，衛(wèi)星由低軌道變到高軌道一定在適合的地點加速，同理，由高軌道變到低軌道一定在適合的地點減速．對點例題2013年6月23日10時07分，在航天員聶海勝的精準控制和張曉光、王亞平的親近配合下，“神舟十號”飛船與“天宮一號”目標翱翔器成功實現(xiàn)手控交會對接．假如對接前飛船和翱翔器在同一軌道上運轉，飛船與前面翱翔器對接，飛船為了追上翱翔器，可采用的方法是( )．飛船加快追上翱翔器，完成對接．飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加快追上翱翔器完成對接C．飛船加快至一個較低軌道再減速追上翱翔器完成對接D．不論飛船如何采納措施，均不可以與翱翔器對接解題指導飛船要追上翱翔器，應先減速，使它的半徑減小，當飛船運動到適合的地點時再加快，使其軌道半徑增大，當恰巧運動到翱翔器所在軌道時停止加快，則飛船的速度恰巧等于翱翔器的速度，可以完成對接．B正確．答案B我國某同步衛(wèi)星在發(fā)射過程中經過四次變軌進入同步軌道．如圖3為第四次變軌的表示圖，衛(wèi)星先沿橢圓軌道Ⅰ翱翔，后在遠地點P處實現(xiàn)變軌，由橢圓軌道Ⅰ進入同步軌道Ⅱ，則該衛(wèi)星( )圖3．在軌道Ⅱ上的周期比地球自轉周期大．在軌道Ⅱ上的加快度比在軌道Ⅰ上任意一點的加快度大C．在軌道Ⅰ上經過P點的速度比在軌道Ⅱ上經過P點的速度小D．在軌道Ⅱ上的速度比在軌道Ⅰ上任意一點的速度大答案C分析軌道Ⅱ是同步軌道，周期等于地球的自轉周期，故A錯誤；衛(wèi)星在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上經過P點時所受的萬有引力相等，所以加快度相等，故B錯誤；衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的P點速度較小，萬有引力大于所需的向心力，會做近心運動，要想進入圓軌道Ⅱ