专题08 卫星变轨问题-2020年高考物理核心探秘

专题八、卫星变轨问题 问题分析 卫星环绕地球做匀速圆周运动时所需向心力由地球对它的万有引力提供，稳定运行时，其线速度、角速度、周期、向心加速度均为定值，且仅与轨道半径有关而与卫星质量无关；如果卫星所受万有引力不刚好提供向心力，其运行速率及轨道半径均要发生变化，即发生变轨运动：若使卫星速率减小，则万有引力大于所需向心力，轨道半径将减小；若使卫星速率增大，则万有引力小于所需向心力，轨道半径将增大。 G=m=mω2r= mr =ma向=mg， 解得v=， ω=，a向=g= G，T=2π， 由于卫星的线速度决定着卫星的动能，即Ek=mv2， 而卫星高度越高，其具有的重力势能也就越大，对于上述规律可以简记为：高轨低速小动能，高轨高势大周期.3 2 1 M N 具体含义是卫星的运行轨道越高，卫星的线速度、角速度、向心加速度、卫星所在位置处的重力加速度，就越小；卫星的动能越小，卫星的重力势能就越大，卫星运行周期也越大，反之则反. 李老师温馨提示：在遇到卫星轨道转移问题时，椭圆轨道和圆周轨道的相切点的线速度时，要牢记内小外大，其含义是，内轨道的线速度小，外轨道的线速度大!如图所示，M点是轨道2和3的相切点，2是内轨道，3是外轨道，则有v2<v3， 原因是对于卫星沿轨道3圆周运动通过M点时，满足G=m，而轨道2由远地点M点向近地点N点运动时做近心运动，满足G>m；卫星沿轨道1圆周运动通过N点，满足G=m，而轨道2由远地点N点向近地点M点运动时做离心运动，满足G<m，则有v1<v2。 这个规律同样适合于玻尔理论，氢原子能级问题！ 卫星变轨的实质 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大小关系 G<m G>m 变轨结果 转变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动 转变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动 新圆轨道上运动的速率比原轨道的小，周期比原轨道的大 新圆轨道上运动的速率比原轨道的大，周期比原轨道的小 在处理下列实际问题中，请你先用上述14个文字进行判断，可以做到秒杀答案，然后再详细参考一下解析！ 比较具有影响力的高考提分头条号巧学数理化 高考物理解题研究微信公众号：高考物理解题研究会 高中物理解题研究会QQ群251