第24讲 卫星变轨问题 多星模型（讲义）-2024年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

第24讲 卫星变轨问题 多星模型 目录 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 复习目标 网络构建 考点一 卫星的变轨问题 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 两类变轨的起因 知识点2 变轨前后各运行物理参量的比较 【提升·必考题型归纳】 考向 变轨前后各运行物理参量的比较 考点二 天体追及相遇问题 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点 天体追及相遇问题基本规律 【提升·必考题型归纳】 考向 天体追及相遇问题基本规律的应用 考点三 双星和多星问题 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 双星模型 知识点2 多星模型 【提升·必考题型归纳】 考向1 双星模型 考向2 多星模型 真题感悟 1、 掌握卫星变轨问题和追及相遇问题的基本规律。 2、 掌握双星模型和多星模型的基本规律。 考点要求 考题统计 考情分析 （1）卫星变轨问题 （2）天体的追及相遇问题 （3）双星模型和多星模型 2023年湖北卷第2题 2022年浙江卷第8题 2021年天津卷第5题 高考对这不内容的考查比较频繁，多以选择题的形式出现，题目的背景材料多为我国在航天领域取得的成就，比如神州飞船、天宫轨道舱等。 考点一 卫星的变轨问题 知识点1 两类变轨的起因 两类变轨 离心运动 近心运动 示意图 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 知识点2 变轨前后各运行物理参量的比较 （1）速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道Ⅱ上过A点和B点时速率分别为vA、vB。在A点加速，则vA>v1，在B点加速，则v3>vB，又因v1>v3，故有vA>v1>v3>vB。 （2）加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同。 （3）周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律＝k可知T1<T2<T3。 （4）机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒。若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1<E2<E3。 ①在A点，由圆周Ⅰ变至椭圆Ⅱ时，发动机向后喷气，推力做正功，动能增加、势能不变、机械能增加； ②在B点，由椭圆Ⅱ变至圆周Ⅲ时，发动机向后喷气，推力做正功，动能增加、势能不变、机械能增加； 反之也有相应的规律。 考向 变轨前后各运行物理参量的比较 1．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，当经过点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到处与核心舱对接，则神舟十二号飞船（　　） A．沿轨道Ⅰ运行的速度小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的速度 B．在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅱ上运行的周期 C．神舟十二号飞船在飞向核心舱的过程中，引力势能增大，动能减小，机械能守恒 D．在轨道Ⅰ上运动经过点的加速度小于在轨道Ⅱ上运动经过点的加速度 【答案】C 【详解】A．由万有引力提供向心力有得可知，运行速度大小与环绕物体的质量无关，r越小，运行速度越大，高轨低速，即：沿轨道Ⅰ运行的速度大于沿轨道Ⅲ运行的速度，故A错误； B．由开普勒第三定律可知，高轨长周期，在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅱ上运行的周期，故B错误； C．在神舟十二号飞向核心舱的过程中，在椭圆轨道上只受引力作用，万有引力做负功,引力势能增大，动能减小，机械能守恒，故C正确； D．由万有引力提供向心力有得可知与地球距离相等的位置，加速度大小相同，故D错误。故选C。 2．2021年5月15日，我国“天问一号”探测器成功在火星表面着陆。若某探测器登陆火星前先后沿图示圆轨道I、椭圆轨道II、圆轨道II运行，B为轨道II的近火点。假设探测器的质量不变，则探测器（　　）      A．在轨道I上运行的周期大于在轨道II上运行的周期 B．在轨道II上运行的向心加速度小于在轨道I上运行的向心加速度 C．在轨道II上的动能总是大于在轨道III上的动能 D．由轨道II变轨到轨道II