第三章 微专题4　人造卫星的变轨问题 天体的追及相遇　双星 课件-2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

该高中物理高考复习课件聚焦人造卫星变轨、天体追及相遇、双星三大核心考点，依据高考评价体系明确命题视角，梳理变轨原理、轨道参数关联等高频考查内容，归纳选择、计算类常考题型，体现备考的针对性与实用性。 课件亮点在于结合模拟真题（如嫦娥六号变轨、食双星亮度变化），通过变轨能量转化规律分析、追及相遇角度关系推导、双星周期公式应用等突破方法，培养科学思维和模型建构素养，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准指导复习，提升备考效率。

微专题4 人造卫星的变轨问题 天体的追及相遇　双星 考点一 卫星的变轨对接 命题视角　掌握变轨原理,分析变轨过程各物理量变化 1.卫星的变轨问题 (1)两类变轨情况 两类变轨 离心运动 近心运动 示意图 2.解决卫星变轨问题的关键点 (1)变轨的本质:速度突变引发轨道形态变化。卫星变轨的核心是发动机喷气改变瞬时速度。 (2)轨道参数与运动规律的关联。 (3)能量转化规律。 卫星机械能(动能+引力势能)守恒(忽略喷气过程,仅自然运动时): ①从低轨到高轨:需多次加速(喷气做功),机械能增大(高轨势能增加量>动能减少量)。 ②椭圆轨道上:近地点动能最大,势能最小;远地点动能最小,势能最大,两处机械能相等。 (4)变轨点的特殊性。 椭圆轨道的近地点或远地点是与圆轨道的“相切点”,同一位置(半径r相 同) 处: ①椭圆轨道速度>同半径圆轨道速度,离心运动,如近地点加速进入椭圆轨道。 ②椭圆轨道速度<同半径圆轨道速度,近心运动,如远地点减速进入椭圆轨道。 【典例1】 (卫星的变轨·中等)(2025·嘉兴模拟)如图所示为嫦娥六号探测器“奔月”过程,其历经了①地月转移、②近月制动、③环月飞行等过程,已知三个过程的轨道均经过P点。则(　　) A.①转移到②时需要加速 B.②上的运行周期小于③上的运行周期 C.②上经过P点时加速度比③上经过P点时大 D.通过测量③上的运行周期可以估测月球密度 D 【典例2】 (卫星的对接·中等)(2025·强基联盟联考)如图所示,关闭发动机的航天飞机仅在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近,并将在椭圆的近月点B处与空间站对接。已知空间站C绕月轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,月球的半径为R,忽略月球自转。下列说法不正确的是(　　) D 考点二 天体的追及相遇 命题视角　分析两天体的位置与周期关系,辨析两者相距最近或者最远的条件 天体的追及相遇 项目 同向运动的天体由 相距最近到相距最近 同向运动的天体由 相距最近到相距最远 图示 【典例3】 (中等)(2025·温州模拟)2025年1月13日,我国自主研制的捷龙三号运载火箭在山东海阳附近海域成功发射,一次将十颗卫星送入预定轨道,创造了我国海上发射的新纪录。其中卫星A、B在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动,它们之间的距离Δr随时间变化的关系如图所示,不考虑A、B之间的万有引力,已知卫星A的线速度大于卫星B的线速度,下列说法正确的是(　　) A.卫星A、B的轨道半径之比为rA∶rB=3∶5 B.卫星B的周期等于T C 考点三 双星 命题视角　识别双星系统,分析与计算目标物理量 1.定义:绕公共圆心转动的两个星体组成的系统,我们称之为双星系统。如图所示。 2.特点 【典例4】 (中等)(2025·温州三模)“食双星”是特殊的双星系统,由两颗亮度不同的恒星组成,它们在相互引力作用下绕连线上某点做匀速圆周运动,且轨道平面与观测者视线方向几乎平行。由于两颗恒星相互遮挡,造成观测者观察到双星的亮度L发生周期性变化,如图所示。若较亮的恒星和较暗的恒星轨道半径分别为r1和r2(r1和r2远小于该双星系统到观测者的距离),则下列说法正确的是(　　) A.t2时刻,较亮的恒星遮挡住较暗的恒星 B 感谢观看 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 ①圆轨道:需满足G=m,速度v=(半径越大,速度越小),周期T=2π(半径越大,周期越长)。 ②椭圆轨道:遵循开普勒行星运动定律,近地点速度最大(离圆心最近),远地点速度最小(离圆心最远),半长轴越大,周期越长(=k)。 解析:D　卫星从高轨道到低轨道需要减速,故①转移到②时需要减速,故A错误;根据开普勒第三定律,可知轨道半径越大,周期越大,故B错误;根据牛顿第二定律得G=ma,解得a=,可知②上经过P点时加速度与③上经过P点时加速度相等,故C错误;③是贴近月球表面环月飞行,设其周期为T,根据万有引力提供向心力得G=m()2R,解得M=,月球的密度为ρ=,解得ρ=,所以通过测量③上的运行周期可以估测月球密度,故D正确。 A.月球的平均密度为 B.月球表面的重力加速度为 C.要使对接成功,航天飞机在接近B点时必须减速 D.对接前航天飞机的加速度大于空间站的加速度 解析:D　设空间站质量为m,在圆轨道上,由G=m,得M=,月球的平均密度为ρ==,选项A不符合题意;月球表面物体所受重力等于月球对物体的引力,则有m0g月=G,可得g月==,选项B不符合题意;欲对接成功,需要航天飞机在接近B点时减速,否则航天飞机将做椭圆运动,选项C不符合题意;对接前航天飞机与月球的距离大于空间站与月球的距离,故航天飞机的加速度小于空间站的加速度,选项D符合题意。 角度 关系 ω1t-ω2t=n·2π(n=1,2,3,…) ω1t-ω2t=(2n-1)π(n=1,2,3,…) 圈数 关系 -=n(n=1,2,3,…), 解得t=(n=1,2,3,…) -= (n=1,2,3,…) C.卫星A的线速度大小为 D.卫星A、B从相距最近到相距最远的最短时间间隔小于 解析:C　设卫星A、B的轨道半径分别为rA、rB,卫星A的线速度大于卫星B的线速度,则rA<rB,则rA+rB=5r,rB-rA=3r,解得rA=r,rB=4r,则rA∶rB=1∶4,故A错误;根据万有引力提供向心力有G=mr,得T=,则TA∶TB=1∶8,又因为(-)×T=2π,解得TA=T,TB=7T,故B错误;设卫星A的线速度大小为v,则v==,故C正确;设卫星A、B从相距最近到相距最远的最短时间间隔为t,则(-)×t=π,解得t=,故D错误。 (1)各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供, 即=m1r1,=m2r2。 (2)两星的周期、角速度相同,即T1=T2,ω1=ω2。 (3)两星的轨道半径与它们之间的距离关系为r1+r2=L。 (4)两星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比,即=。 (5)双星的运动周期T=2π。 (6)双星的总质量m1+m2=。 B.较亮的恒星与较暗的恒星质量之比为 C.两颗恒星做匀速圆周运动的周期均为(t2-t1) D.较亮的恒星线速度与较暗的恒星线速度之比为 解析:B　由题意可知,t1时刻较亮的恒星遮挡住较暗的恒星,t2时刻较暗的恒星遮挡住较亮的恒星,即t1~t2时间内转了半周,故周期为T=2(t2-t1),故A、C错误;设较亮的恒星和较暗的恒星的质量分别为m1和m2,均由彼此间的万有引力提供向心力,故两颗恒星所受的向心力大小相等,有G=m1ω2r1=m2ω2r2,解得=,故B正确;设较亮的恒星和较暗的恒星的线速度分别为v1和v2,根据v=rω,因为角速度相等,解得==,故D错误。 $