专题06 卫星的运动（4大知识点+7大题型）--2023～2024学年高一下物理周末专题（人教版2019）

专题06 卫星的运动 目录 知识点1：人造卫星的物理量与轨道半径的关系 2 知识点2：卫星的变轨问题 2 知识点3：地球的同步卫星 2 知识点4：双星模型 3 题型01：不同轨道上的卫星各物理量的比较 4 题型02：卫星发射及变轨问题中各物理量的变化 5 题型03：同步卫星、近地卫星和磁道上物体的比较 6 题型04：地球同步卫星与其他卫星的对比 7 题型05：计算双星问题的线速度、角速度与引力 8 题型06：计算双星系统重的总质量 9 题型07：多星运动问题 10 12 知识点1：人造卫星的物理量与轨道半径的关系 当中心天体的质量一定时，r变大，只有T变大，、、均变小 知识点2：卫星的变轨问题 1. 卫星变轨的两种情况： 人造地球卫星的发射过程要经过多次变轨，过程简图如图所示： 2. 相关物理量的比较 从I到II 在II轨道上 从II轨道到III轨道 速度 vⅠA<vⅡA vⅡB<vⅡA vⅡB<vⅢB 向心加速度 aⅠA=aⅡA aⅡA>aⅡB aⅢB＝aⅡB 知识点3：地球的同步卫星 1. 概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星． 2. 特点（六个一）： ①确定的转动方向：和地球自转方向一致； ②确定的周期：和地球自转周期相同，即T＝24h； ③确定的角速度：等于地球自转的角速度； ④确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合； ⑤确定的高度：离地面高度固定不变(3.6×104 km)； ⑥确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1×103 m/s)． 知识点4：双星模型 1. 双星系统 如图所示，宇宙中有相距较近、质量可以相比的两个星球，它们离其他星球都较远，因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计．在这种情况下，它们将围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，这种结构叫作“双星”． 2．双星模型的特点 (1)两星的运行轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上的某一点． (2)两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供． (3)两星的运动周期、角速度都相同． (4)两星的运动轨道半径之和等于它们之间的距离，即r1＋r2＝L. 3. 双星问题的处理方法 双星间的万有引力提供了他们做圆周运动的向心力，即：，由此可得： (1)，星体运动的轨道半径和质量成反比，双星系统的转动中心离质量较大的星体近． (2)由于、r1＋r2＝L，可得： ①两恒星质量之和：； ②两轨道半径：， ④星体转动的周期： 4. 双星模型的两个重要结论 (1)双星模型中，星体运动的轨道半径和质量成反比，即r1∶r2＝m2∶m1，双星系统的转动中心离质量较大的星体近． (2)双星系统的转动周期与双星的距离L、双星的总质量(m1＋m2)有关，即T＝2π. 题型01：不同轨道上的卫星各物理量的比较 1．北京时间2023年10月5日上午8时24分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭成功将遥感三十九号卫星送入太空。其中遥感三十九号卫星的工作轨道高度约为，遥感三十九号卫星、地球的同步卫星和月球绕地球飞行的轨道如图所示下列说法正确的是（　　） A．遥感三十九号卫星的发射速度一定小于 B．同步卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球的角速度大 C．遥感三十九号卫星绕地球运行的周期大于 D．所有卫星在运行轨道上完全失重，重力加速度为零 2．中国近年来发射了多颗北斗卫星，如图，选取三颗北斗卫星a、b、c。a为同步卫星，a和b的轨道半径相同，均大于c的半径，以下选项不正确的是（　　） A．a、b、c三颗卫星的角速度大小关系是 B．a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系是 C．卫星b若要进入c的轨道，则要减小运行速度 D．相同时间，a和b卫星扫过地球的面积相等 3．（多选）三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知，则对于三颗卫星，正确的是（    ） A．运行线速度大小关系为 B．运行角速度关系为 C．向心力大小关系为 D．轨道半径与运行周期关系为 题型02：卫星发射及变轨问题中各物理量的变化 4．2023年4月24日是“中国航天日”，我国正在进行月球探测的四期工程，如图为某次发射月球探测航天器的部分过程，航天器从轨道I变轨到轨道II，再变轨到轨道III，在A、B两点该航天器点火变速。已知地球半径为R，轨道I为近地轨道，轨道III离地高度2R，I、III为圆形轨道，轨道II为椭圆轨道；轨道I和II相切于A点，轨道II和III相切于B点。设航天器在II和III轨道上运行的周期分别为T2和T3，下列说法正确的是（　　） A． B．航天器在轨道I上运行的速度小于在轨道III上运行的速度 C．航天器分别在I、II、III轨道上运行时，在相等时间内航天器与地心