专题4天体运动情景复习专题

专题4 天体运动 情景复习专题 天体运动 考题 考点 情景展示 2022山东卷，T6 天体的运行参数 2022湖南卷，T8 浙江卷·1月，T8 天体的变轨 ☆生活情景 2020年7月23日，我国首个独立火星探测器“天问一号”在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，并于2021年2月10日19时52分实施近火捕获制动，成功进人近火点高度约400千米的大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。“天问一号”涉及不少高中生能理解的天体物理知识与规律，以此为载体进行教学，可以提高同学们的学习兴趣，让同学们在思考、分析、建构模型、推理的过程中提高同学们的模型建构能力和科学推理能力，提升同学们的民族自豪感，并引导同学们树立远大的目标。 1．“天问一号”成功着陆于火星乌托邦平原南部，迈出了我国星际探测征程的重要一步，火星首次有了中国印迹。根据天文数据，已知火星公转轨道半径与天王星公转轨道半径之比为2：25，其中火星和天王星绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，则火星与天王星绕太阳运动的（　　） A．周期之比为25：2 B．线速度大小之比为 C．角速度大小之比为 D．向心加速度大小之比为4：625 ☆☆考点解读 卫星运行参量计算及比较问题须掌握“一模型、两思路” （1）一种模型：无论是自然天体（如地球、月亮）还是人造天体（如宇宙飞船、人造卫星）都可以看作质点，围绕中心天体（视为静止）做匀速圆周运动。 （2）两条思路 ①万有引力提供向心力，即 ②天体对其表面物体的万有引力近似等于重力，即或gR2 = GM（R、g分别是天体的半径、表面重力加速度），公式gR2 = GM应用广泛，被称为“黄金代换式”。 ☆☆方法总结 2．2020年7月23日我国成功发射了火星探测卫星“天问一号”，标志着我国深空探测进入了新的领域。“天问一号”从地球飞向火星时的转移轨道又叫霍曼转移轨道。霍曼转移轨道是与火星和地球公转轨道均相切的椭圆轨道，其切点分别为P与Q，如题图所示。则（　　） A．“天问一号”从霍曼转移轨道P点要加速才可能进入火星公转轨道 B．“天问一号”在霍曼转移轨道P点速度大于其在Q点的速度 C．“天问一号”在霍曼转移轨道P点加速度大于其在Q点的加速度 D．“天问一号”在霍曼转移轨道运动时，其机械能逐渐变大 ☆☆考点解读 1．变轨过程 2．变轨问题“四点注意” （1）点火加速，v突然增大，，卫星将做离心运动； （2）点火减速，v突然减小，，卫星将做近心运动； （3）同一卫星在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大； （4）卫星经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。 3．2020年7月23日，我国自主研制的第一颗火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场发射升空，之所以选择这天，是因为地球与火星必须处于特定位置（如图所示）才能发射。此时间被称为“发射窗口期”。设定火星与地球绕太阳运动的轨道在同一平面内，且均可视为匀速圆周运动，已知火星绕太阳运动的轨道半径为地球绕太阳运动的轨道半径的1.52倍，则相邻两次“发射窗口期”的时间间隔约为（）（　　） A．360天 B．540天 C．680天 D．780天 ☆☆考点解读 1．对于周期性运动的问题，注意要把问题考虑全面，思维要严谨。 2．相距最近 两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足（ωA－ωB）t = 2nπ，（n = 1，2，3…）。 3．相距最远 当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，从运动关系上，两卫星运动关系应满足（ωA－ωB）t′ = （2n－1）π，（n = 1，2，3…）。 4．2023年2月10日，远在火星执行全球遥感科学探测任务的“天问一号”火星环绕器，已经在火星“上岗”满两年，不久的将来人类登上火星将成为现实。若a为火星表面赤道上的物体，b为轨道在火星赤道平面内的气象卫星，c为在赤道上空的火星同步卫星，卫星c和卫星b的轨道半径之比为4：1，且两卫星的绕行方向相同，下列说法正确的是（　　） A．a、b、c的线速度大小关系为va < vb < vc B．a、b、c的角速度大小关系为ωa < ωb < ωc C．在卫星b中一天内可看到8次日出 D．a、b、c的向心加速度大小关系为aa < ab < ac ☆☆考点解读 1．地面赤道上物体与地球卫星的比较 （1）地面赤道上的物体随地球一起转动，具有相同的角速度，所受万有引力并非全部提供向心力； （2）空中绕地球自转的卫星万有引力全部充当向心力，周期和半径有关； （3）比较地面赤道上物体和空中卫星的运行参数，可借助与“天上的亲戚”同步卫星的关系。 2．地面赤道上物体“天上的亲戚”——同步卫