专题强化04 天体运动中常考易错的“三个难点”（课件+分层快练）-2020高考物理【师说】高中全程复习方略

透析考点·多维突破 考点一　地球的同步卫星、近地卫星和赤道上物体的运行问题 1．三类特殊位置的转动比较 　 　位置 项目　 　 赤道表面 的物体 近地卫星 同步卫星 向心力 来源 万有引力 的分力 万有引力 线速度 v1＝ω1R v2＝eq \r(\f(GM,R)) v3＝ω3(R＋h)＝ eq \r(\f(GM,R＋h)) v1<v3<v2(v2为第一宇宙速度) 角速度 ω1＝ω自 ω2＝eq \r(\f(GM,R3)) ω3＝eq \r(\f(GM,R＋h3)) ω1＝ω3<ω2 向心 加速度 a1＝ωeq \o\al(2,1)R a2＝ωeq \o\al(2,2)R＝eq \f(GM,R2) a3＝ωeq \o\al(2,3)(R＋h)＝eq \f(GM,R＋h2) a1<a3<a2 2.特别注意 赤道上物体的向心力由万有引力和支持力的合力提供，所以Geq \f(Mm,r2)＝meq \f(v2,r)不适用． 例 eq \a\vs4\al\co1(,1) [2016·四川卷]国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　) A．a2>a1>a3　B．a3>a2>a1 C．a3>a1>a2 D．a1>a2>a3 解析：由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a＝ω2r，r2>r3，则a2>a3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，Geq \f(Mm,r2)＝ma，由题目中数据可以得出，r1<r2，则a2<a1；综合以上分析有，a1>a2>a3，选项D正确． 答案：D 多维练透 1．[2019·云南模拟]如图所示，A是地球同步卫星，B是近地卫星，C是在赤道上随地球一起转动的物体，A、B、C的运动速度分别为vA、vB、vC，加速度分别为aA、aB、aC，下列说法正确的是(　　) A．C受到的万有引力就是C的重力 B．vC>vB>vA C．aB>aA>aC D．A在4 h内转过的圆心角是eq \f(π,6) 解析：重力是由于地球对物体的吸引而产生，重力在数值上等于物体对地面的压力．由于地球自转，C受到的万有引力大于C的重力，A项错误．由于同步卫星A和地面上物体随地球自转的角速度ω相等，由线速度公式v＝ωr，可知vA>vC，B项错误．由向心加速度公式，a＝ω2r，可知aA>aC.考查地球同步卫星A和近地卫星B，由牛顿运动定律，Geq \f(Mm,r2)＝ma，可知aB>aA，C项正确．根据同步卫星绕地球运动一周24 h可知，A在4 h内转过的圆心角是eq \f(π,3)，D项错误． 答案：C 2．[2019·浙江模拟]已知地球半径为R，静置于赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a；地球同步卫星做匀速圆周运动的轨道半径为r，向心加速度大小为a0，引力常量为G，以下结论正确的是(　　) A．地球质量M＝eq \f(a0r2,G) B．地球质量M＝eq \f(aR2,G) C．向心加速度之比eq \f(a,a0)＝eq \f(r2,R2) D．向心加速度之比eq \f(a,a0)＝eq \f(r,R) 解析：A项，地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有Geq \f(Mm,r2)＝ma0，解得地球质量M＝eq \f(a0r2,G)，故选A项正确．B项，地球赤道上的物体随地球自转时有Geq \f(Mm,R2)－mg＝ma，得M＝eq \f(g＋aR2,G)，故B项错误；C、D项，地球同步卫星与物体的角速度相等，根据a＝rω2，得eq \f(a,a0)＝eq \f(R,r)，故C、D项错误． 答案：A 考点二　卫星的变轨与对接问题 1．卫星的变轨 两类变轨 离心运动 近心运动 变轨起因 卫星速度突然增大 卫星速度突然减小 万有引力与 向心力的关系 Geq \f(Mm,r2)<meq \f(v2,r) Geq \f(Mm,r2)>meq \f(v2,r) 轨迹变化 由圆变为外切椭圆，或由椭圆变为外切圆 由圆变为内切椭圆，或由椭圆变为内切圆 速度和加 速度变化 两个轨道切点的加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度 2.卫星的对接 在低轨道运行的卫星，加速后可以与高轨道的卫星对接．同一轨道的卫星，不论加速