微点突破(5) 天体运动的综合问题-【一书三用】2024年高考物理寒假作业高三复习用书(江苏专版)

新高考方案系列丛书一书三用物理 微点突破（五）天体运动的综合问题 精研一题 :2.解答天体运动中的“卫星变轨问题”的规律 [典例] 如图，我国“天宫”空间站位于距地面：(1)变轨的两种情况 约400km高的近地轨道，是我国航天员进行太空工 轨道上某点 远地点 作和生活的场所：而同样也是我国自主研发的北斗卫 较低 向后喷气 椭圆 向后喷气 较高 星导航系统，由5颗静止轨道 圆轨道 近地，点 轨道轨道上某点 圆轨道 向前喷气 向前喷气 卫星、30颗非静止轨道卫星和 (2)由内向外需加速，由外向内需减速 备用卫星组成，其广泛应用于 三维卫星定位与通信。若上 卫星变轨前，万有引力等于向心力，GMm 述的空间站和北斗系统的卫星均在各自轨道上绕地 m 球做匀速圆周运动，则下面说法正确的是 ( ,变轨瞬间位置不变，若加速，则GMm< r2 A,“天官”空间站的运行速度小于北斗同步卫 my ,卫星做离心运动，向外运动：若诚速，则 星的运行速度 r B.“天宫”空间站里的航天员处于悬浮状态是 GMm mo2 ,卫星做向心运动，向内运动，卫星 因为不受重力 r2 C.所有的同步卫星离地球表面的高度都是一定的 的变轨运动可简单理解为离心运动或向心运动。 D.若北斗卫星在飞行的过程中速度变小了，它：(3)变轨瞬间动能改变，机械能改变，变轨后机械能 将远离地球 守恒，卫星在不同轨道稳定运行时的机械能可简 [解题关键] 记为“高轨高能、低轨低能” 注意近地轨道、静止轨道、非静止轨道的离 全取一类 切入点 地高度不同。 如图所示，一颗人造卫星原来在 隐藏点 同步卫星的特点。 椭圆轨道1绕地球E运行，在P 北斗卫星在轨道上做匀速图周运动时，速 点变轨后进人轨道2做匀速圆周 障碍，点 度变小时，将靠近地球。 运动。下列说法正确的是() A.不论在轨道1还是轨道2运 深得一法 行，卫星在P点的速度都相同 1.解答天体运动中的“公转模型”的技巧 B.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的 (1)两条思路 加速度都相同 ①动力学思路：万有引力提供向心力.即G C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度 ②物体所受重力与万有引力关系的思路：天体对： D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量 其表面的物体的万有引力近似等于重力，即 2.国际科研团队发现了两颗距离地球仅100光年的 新行星，其中一颗可能适合生命生存。这两颗行星 G”三g或gR2三GM(R,g分别是天体的半 分别是LP890-9b(以下简称行星A)和LP890-9c 径、天体表面的重力加速度)，gR=GM的应用： (以下简称行星B)。行星A的半径约为8370公 比较广泛，称为“黄金代换式”。 里，仅需2.7天就能绕恒星C一圈：行星B半径约 (2)三个关系 为8690公里，8.5天能绕恒星C一圈，行星B到 人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的： 恒星C的距离约为水星与太阳间距离的0.1倍，水 关系： 星的公转周期约为88天。假设行星A、B绕恒星 ①GMm=m GM C做匀速圆周运动。则 () =2 :GMm- A.行星A表面的重力加速度大于行星B表面的 ，4π2 重力加速度 m=3:③G r→T=2√ B.行星A的公转轨道半径大于行星B的公转轨道半径 根据，、T与r的关系式可知卫星的轨道半径： C,太阳的质量大于恒星C的质量 越大，卫星运行得越慢。 D.水星的公转速度大于行星B的公转速度 46 第二部分加练重点·补短板 3.太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备，其；A.(ODIN卫星的自转周期T=96min 原理并不复杂，与生活中的普通电梯十分相似。只：B.(ODN卫星的环绕速度大于7.9km/s 需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种 C.(ODIN卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道 足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，在引 半径之比为1：225 力和向心加速度的相互作用下，绳索会绸紧，宇航 D.ODN卫星的向心加速度与地球同步卫星的向 员可以通过电梯轿厢一样的升降舱沿绳索直入太： 心加速度大小之比为225：1 空，这样不需要依靠火箭，飞船这类复杂航天工具。6，距地心R=3.6万千米的高度上，有一个“地球同 如图乙所示，假设有一长度为r的太空电梯连接地 步轨道”，各国向太空发射的同步卫星都运行在该 球赤道上的周定基地与同步空间站，相对地球静 轨道上，而从“地球同步轨道”再上升300千米，就 是国际社会处理太空垃圾的地方，称为“幕地轨 止，卫星b与同步空间站a的运行方向相同，此时： 道”，轨道半径为「，如图所示。将废弃飞行物处理 二者距离最近，经过时间t之后，a、b第一次相距最 到这儿，可以为“地球同步轨 远。已知地球半径R,自转周期T,下列说法正确 同步轨道 道”释放更多的空间，这样的