(完整版)第六章萬(wàn)有引力與航天專題衛(wèi)星變軌問(wèn)題和雙星問(wèn)題

#課前預(yù)習(xí)練?第六章專題衛(wèi)星變軌問(wèn)題和雙星問(wèn)題課前預(yù)習(xí)練?班級(jí)：姓名：―、人造衛(wèi)星的發(fā)射、變軌與對(duì)接1?發(fā)射問(wèn)題要發(fā)射人造衛(wèi)星，動(dòng)力裝置在地面處要給衛(wèi)星一很大的發(fā)射初速度，且發(fā)射速度v>v=79km/s,人造衛(wèi)MmV2星做離開(kāi)地球的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道區(qū)域后，再調(diào)整速度，使尸引=尸向即G^=mr，從而引向r2r使衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道.2?衛(wèi)星的變軌問(wèn)題衛(wèi)星變軌時(shí)，先是線速度v發(fā)生變化導(dǎo)致需要的向心力發(fā)生變化，進(jìn)而使軌道半徑r發(fā)生變化.V2當(dāng)衛(wèi)星減速時(shí)，衛(wèi)星所需的向心力F向=mr減小，萬(wàn)有引力大于所需的向心力，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng)，向低軌道變遷.當(dāng)衛(wèi)星加速時(shí)，衛(wèi)星所需的向心力F^=mr增大，萬(wàn)有引力不足以提供衛(wèi)星所需的向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，向高軌道變遷.以上兩點(diǎn)是比較橢圓和圓軌道切點(diǎn)速度的依據(jù).3?飛船對(duì)接問(wèn)題(1)低軌道飛船與高軌道空間站對(duì)接如圖1甲所示，低軌道飛船通過(guò)合理地加速，沿橢圓軌道(做離心運(yùn)動(dòng))追上高軌道空間站與其完成對(duì)接.'K乙(2)同一軌道飛船與空間站對(duì)接如圖乙所示，后面的飛船先減速降低高度，再加速提升高度，通過(guò)適當(dāng)控制，使飛船追上空間站時(shí)恰好具有相同的速度.例1?如圖所示為衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程的示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再一次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3?軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是()衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率衛(wèi)星在軌道3上的周期大于在軌道2上的周期衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度小于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度

練習(xí)1?如圖所示，我國(guó)發(fā)射的“神舟十一號(hào)”飛船和“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室于2016年10月19日自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功?假設(shè)對(duì)接前“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，下列措施可行的是()使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接二、雙星問(wèn)題LI[1?如圖所示，宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，因此其他星球?qū)λ鼈兊娜f(wàn)有引力可以忽略不計(jì)?在這種情況下，它們將圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)叫做“雙星”LI[2?雙星問(wèn)題的特點(diǎn)(1)兩星的運(yùn)動(dòng)軌道為同心圓，圓心是它們之間連線上的某一點(diǎn)⑵兩星的向心力大小相等，由它們間的萬(wàn)有引力提供兩星的運(yùn)動(dòng)周期、角速度相同.兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，即r^r=L.Gmm3?雙星問(wèn)題的處理方法：雙星間的萬(wàn)有引力提供了它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即①2。例2?兩個(gè)靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上某一點(diǎn)O為圓心各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個(gè)天體稱為“雙星”，如圖4所示?已知雙星的質(zhì)量分別為m1和m2,它們之間的距離為L(zhǎng),求雙星的運(yùn)行軌道半徑r和r2及運(yùn)行周期T..'練習(xí)2?如圖所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻F列說(shuō)法中正確的是()速圓周運(yùn)動(dòng)?現(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的距離為L(zhǎng),質(zhì)量之比為m1:m2=3F列說(shuō)法中正確的是()m*m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為3:2mjm2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為3:22m］做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為5L2m2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為5L

第六章專題衛(wèi)星變軌問(wèn)題和雙星問(wèn)題課后練習(xí)班級(jí)：姓名：1?如圖所示，在嫦娥探月工程中，設(shè)月球半徑為幾月球表面的重力加速度為飛船在半徑為4R的圓形軌道I上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道II,到達(dá)軌道的近月點(diǎn)E時(shí)，再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道III繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，貝％）TOC\o"1-5"\h\z飛船在軌道III上的運(yùn)行速率大于.J?0R--飛船在軌道I上的運(yùn)行速率小于在軌道II上B處的運(yùn)行速率丨飛船在軌道I上的加速度小于在軌道II上B處的加速度丨飛船在軌道I、軌道III上運(yùn)行的周期之比T]:T][=4:1'2?如圖所示，我國(guó)發(fā)射“神舟十號(hào)”飛船時(shí)，先將飛船發(fā)送到一個(gè)橢圓軌道上，其近地點(diǎn)M距地面200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)N距地面340km.進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)M、N點(diǎn)時(shí)的速率分別是q和v2?當(dāng)某次飛船通過(guò)N點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛船在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面340km的圓形軌道，開(kāi)始繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)飛船的速率為v3，比較飛船在M、N、P三點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)（不包括點(diǎn)火加速階段）的速率大小和加速度大小，下列結(jié)論正確的是（）v1>v3>v2，a1>a3>a2v1>v2>v3，a1>a2=a3V]>v2=v3，a1>a2>a3V]>v3>v2，a1>a2=a33?如圖所示，搭載著“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面100km、周期為118min的工作軌道III,開(kāi)始對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)，下列說(shuō)法正確的是（）衛(wèi)星在軌道III的運(yùn)行速度比月球的第一宇宙速度小衛(wèi)星在軌道III上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度比在軌道I上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度大衛(wèi)星在軌道III上的運(yùn)行周期比在軌道I上的長(zhǎng)衛(wèi)星在軌道I上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度比在軌道III上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度大4?我國(guó)未來(lái)將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站?如圖5所示，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的航天飛機(jī)在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓的近月點(diǎn)B處與空間站對(duì)接?已知空間站C繞月軌道半徑為尸，周期為T(mén)引力常量為G,月球的半徑為R.那么以下選項(xiàng)正確的是（）月球的質(zhì)量為玄2航天飛機(jī)到達(dá)B處由橢圓軌道進(jìn)入空間站圓軌道時(shí)必須加速航天飛機(jī)從A處到B處做減速運(yùn)動(dòng)4n2Rd.月球表面的重力加速度為4n-

5?某雙星由質(zhì)量不等的星體齊和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬(wàn)有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?由天文觀察測(cè)得其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)，耳到C點(diǎn)的距離為iS1和S2之間的距離為r,已知引力常量為G,由此可求出S2的質(zhì)量為（）4n2r4n2r2(r—rJA.GT2B.GT24n2r4n2r3GT2D：4n2r2r]GT26?冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為7:1,同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由此可知，冥王星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的（）A.軌道半徑約為卡戎的*B角速度大小約為卡戎的1線速度大小約為卡戎的7倍向心力大小約為卡戎的7倍7?宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)因?yàn)槿f(wàn)有引力的作用而吸引到一起?如圖6所示，某雙星系統(tǒng)中A、B兩顆天體繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的軌道半徑之比rA:rB=1:2,則兩顆天體的（）A.質(zhì)量之比m.:m=2:1ABB角速度之比:^b=1:2線速度大小之比VA:vB=1:2向心力大小之比FA:FB=2:18?雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)?研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過(guò)程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化?若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的k倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為（）n3Bkn3BkAA；t9?宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用.已觀測(cè)到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩