人教高考物理一轮复习 第5章 专题强化8 卫星变轨问题 双星模型.pptx

大一轮复****讲义
第五章　万有引力与航天
专题强化八　卫星变轨问题　双星模型
1.会处理人造卫星的变轨和对接问题.
2.掌握双星、多星系统，会解决相关问题.
【目标要求】
内容索引
NEIRONGSUOYIN
题型一　卫星的变轨和对接问题
题型二　双星或多星模型
课时精练
题型一　卫星的变轨和对接问题
01
1.变轨原理
(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上，如图1所示.
图1
(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.
(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.
2.变轨过程分析
(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道Ⅱ上过A点和B点时速率分别为vA、vB.在A点加速，则vA>v1，在B点加速，则v3>vB，又因v1>v3，故有vA>v1>v3>vB.
(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，卫星在轨道Ⅱ或轨道Ⅲ上经过B点的加速度也相同.
(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律 ＝k可知T1<T2<T3.
(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒.若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1<E2<E3.
例1　(2019·北京市通州区期中)如图2所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1上绕地球E运行，在A点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动，下列说法正确的是
A.在轨道1上，卫星在A点的速度等于在B点的速度
B.卫星在轨道2上的周期大于在轨道1上的周期
C.在轨道1和轨道2上，卫星在A点的速度大小相同
D.在轨道1和轨道2上，卫星在A点的加速度大小不同
√
图2
解析　在轨道1上，卫星由A点运动到B点，万有引力做正功，动能变大，速度变大，故选项A错误；
由开普勒第三定律知卫星在轨道2上的周期较大，故选项B正确；
卫星由轨道1变到轨道2，需要在A点加速，即在轨道1和轨道2上，卫星在A点的速度大小不相同，故选项C错误；
例2　宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动.若飞船想与前方的空间站对接，飞船为了追上空间站，可采取的方法是
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
√
飞船若先减速，它的轨道半径将减小，但运行速度增大，故在低轨道上飞船可接近空间站，当飞船运动到合适的位置再加速，回到原轨道，即可追上空间站，B正确，D错误；
若飞船先加速，它的轨道半径将增大，但运行速度减小，再减速故而追不上空间站，C错误.