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高中物理 第7章 万有引力与宇宙航行 专题强化 卫星变轨问题和双星问题学案 新人教版必修第二册-新人教版高一第二册物理学案

高中物理 第7章 万有引力与宇宙航行 专题强化 卫星变轨问题和双星问题学案 新人教版必修第二册-新人教版高一第二册物理学案_第1页
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专题强化 卫星变轨问题和双星问题[学习目标]1.会分析卫星的变轨问题,知道卫星变轨的原因和变轨前后卫星速度的变化.2.掌握双星运动的特点,会分析求解双星运动的周期和角速度.一、人造卫星的变轨问题1.变轨问题概述(1)稳定运行卫星绕天体稳定运行时,万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力,即 G=m.(2)变轨运行卫星变轨时,先是线速度大小 v 发生变化导致需要的向心力发生变化,进而使轨道半径 r 发生变化.① 当卫星减速时,卫星所需的向心力 F 向=m 减小,万有引力大于所需的向心力,卫星将做近心运动,向低轨道变轨.② 当卫星加速时,卫星所需的向心力 F 向=m 增大,万有引力不足以提供卫星所需的向心力,卫星将做离心运动,向高轨道变轨.2.实例分析(1)飞船对接问题① 低轨道飞船与高轨道空间站对接时,让飞船合理地加速,使飞船沿椭圆轨道做离心运动,追上高轨道空间站完成对接(如图 1 甲所示).② 若飞船和空间站在同一轨道上,飞船加速时无法追上空间站,因为飞船加速时,将做离心运动,从而离开这个轨道.通常先使后面的飞船减速降低高度,再加速提升高度,通过适当控制,使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度,如图乙所示.图 1(2)卫星的发射、变轨问题如图 2,发射卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道 1,在 Q 点点火加速做离心运动进入椭圆轨道 2,在 P 点点火加速,使其满足=m,进入圆轨道 3 做圆周运动.图 2(2019·通许县实验中学期末)如图 3 所示为卫星发射过程的示意图,先将卫星发射至近地圆轨道 1,然后经点火,使其沿椭圆轨道 2 运行,最后再一次点火,将卫星送入同步圆轨道 3.轨道 1、2 相切于 Q 点,轨道 2、3 相切于 P 点,则当卫星分别在 1、2、3 轨道上正常运行时,以下说法中正确的是( )图 3A.卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 1 上的速率B.卫星在轨道 3 上的周期大于在轨道 2 上的周期C.卫星在轨道 1 上经过 Q 点时的速率大于它在轨道 2 上经过 Q 点时的速率D.卫星在轨道 2 上经过 P 点时的加速度小于它在轨道 3 上经过 P 点时的加速度答案 B解析 卫星在圆轨道上做匀速圆周运动时有:G=m,可得 v=因为 r1<r3,所以 v1>v3,A 项错误;由开普勒第三定律知 T3>T2,B 项正确;在 Q 点从轨道 1 到轨道 2 需要做离心运动,故需要加速,所以在 Q 点 v2Q>v1Q,C 项错误;在同一点 P,由=man知,卫星在轨道 2 上经过 P 点的加...

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