2023届高考物理一轮复习学案 14 卫星变轨问题

高三 物理 学案 班级 姓名 14卫星变轨问题 【自主学习】太阳 A B C D 一、开普勒行星运动定律 1、第一定律：所用行星绕太阳运动的轨道都是 ， 太阳处在椭圆的一个 上。 2、第二定律：对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等（如图）。 如图所示，因此行星在近地点的速度 在远地点的速度。 3、第三定律：所用行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等。 即 ，k是一个常数。因此a越大，周期T越 。请在图中画出半长轴a。 二、离心运动与近心运动 1、当 =时，卫星做 运动。卫星 v F 2、若 <，卫星将做 运动。 3、若 >，卫星将做 运动。 请画出2、3中卫星大致的运行轨迹。 三、卫星发射的一般方式 1、低轨道卫星一般直接入轨。 2、高、中轨道卫星一般采用图示方式发射：B A Ⅰ Ⅱ Ⅲ （1）先发射卫星到达距离地面200—400km的近地圆形轨道Ⅰ上， 围绕地球做匀速圆周运动，这条轨道称为“停泊轨道”。 （2）当卫星沿圆轨道Ⅰ运行到A点时，火箭发动机点火工作， 使卫星卫星进入一条较大的椭圆轨道Ⅱ运行。地球作为椭圆的 焦点，A点为近地点，B点为远地点。这条轨道称为“转移轨道”。 （3）当卫星沿椭圆轨道Ⅱ运行到B点时，火箭发动机再次点火工作，使卫星进入预定的圆轨道Ⅲ。 四、卫星的速度 1、卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上的运行速度v1和v3那个大？为什么？ 2、卫星在椭圆轨道Ⅱ上无动力飞行时，通过A点和B点速度v2A和v2B那个大？为什么？ 3、卫星在轨道Ⅰ通过A点时的速度为v1，此时引力与向心力关系 卫星在轨道Ⅱ通过A点时的速度为v2A，此时引力与向心力关系 卫星在轨道Ⅱ通过B点时的速度为v2B，此时引力与向心力关系 卫星在轨道Ⅱ通过A点时的速度为v3，此时引力与向心力关系 由此你可以得到什么规律？ 五、卫星运行周期 卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期T1、T2、T3哪个大？为什么？ 由此你可以得到什么规律？ 六、卫星的加速度 1、卫星在椭圆轨道Ⅱ上通过A点和B点时的加速度a2A和a2B，哪个大？为什么？ 2、卫星在Ⅱ上经过A点和在Ⅰ上经过A点的加速度a2A和a1A，哪个大？为什么？ 由此你可以得到什么规律？ 七、卫星的能量 1、卫星在圆轨道Ⅰ上运行时，机械能怎么变化？为什么？ 2、卫星在椭圆轨道Ⅱ上（无动力）飞行时，机械能怎么变化？为什么？ 3、卫星在圆轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ上运行时的机械能E1和E2，哪个大？为什么？ 由此你可以得到什么规律？ 【针对训练】 1、假设我国发射的“天宫二号”空间实验室与“神州十一号”飞船都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是（ ） A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 2、2017年1月18日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满完成4个月的在轨测试任务后，正式交付用户单位使用。如图为“墨子号”变轨示意图，轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，以下说法正确的是（ ） A.“墨子号”在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越大 B.“墨子号”在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率 C.“墨子号”在轨道B上经过P点时的加速度大于在轨道A上经过P点时的加速度 D.“墨子号”在轨道B上经过Q点时受到的地球的引力小于经过P点时受