专题10 天体运动的“四类热点”问题-2019年高考物理必考经典专题集锦

考点分类：考点分类见下表 考点内容 常见题型及要求 近地卫星、同步卫星和赤道上物体的运行问题 选择题 卫星变轨问题 选择题 双星或多星模型  选择题 天体的追及相遇问题  选择题 考点一 ：近地卫星、同步卫星和赤道上物体的运行问题 同步卫星的六个“一定” 考点二　卫星变轨问题 1.运用发动机变轨 发动机对卫星加速,卫星的速度突然增加,万有引力不足以提供向心力,即G <m ,卫星将做离心运动;可使在圆轨道上运行的卫星进入椭圆轨道,到达远地点时再加速,则可使卫星进入较大轨道半径的圆轨道运行;若发动机对卫星减速,同理可知卫星将做近心运动,由圆轨道进入内侧椭圆轨道,在近地点再减速可使卫星在半径较小的圆轨道上运行. 2.稀薄空气作用下的变轨 空气阻力使卫星速度减小,则G >m ,将导致卫星做近心运动,距地面的高度逐渐变小. 3.卫星轨道的突变 由于技术上的需要,有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上的发动机,使飞行器轨道发生突变,使其进入预定的轨道.如图所示,发射同步卫星时,可以分多过程完成: (1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ. (2)使其绕地球做匀速圆周运动,速率为v1,变轨时在P点点火加速,短时间内将速率由v1增加到v2,使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ. (3)卫星运行到远地点Q时的速率为v3,此时进行第二次点火加速,在短时间内将速率由v3增加到v4,使卫星进入同步轨道Ⅲ,绕地球做匀速圆周运动. 考点三：双星或多星模型 1.宇宙双星问题 (1)两星的角速度、周期都相同,即T1=T2,ω1=ω2. (2)两星做匀速圆周运动的向心力相等,都等于两者之间的万有引力,即 =m1 r1, =m2 r2. (3)两星之间的距离不变,且两星的轨道半径之和等于两星之间的距离,即r1+r2=L. 宇宙三星、四星问题 首先明确多星系统中各星体的位置及周期关系,再分析各星做匀速圆周运动的向心力的来源和轨道半径. 3.分析思路 考点四：天体的追及相遇问题  1.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＝2 . 2.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′＝ .  ★考点一：近地卫星、同步卫星和赤道上物体的运行问题 ◆典例一(2018·浙江名校协作体联考)我国首颗量子科学实验卫星“墨子”号已于酒泉卫星发射中心成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信．“墨子”号由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道．此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7是地球静止轨道卫星(高度约为36 000千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高．以下说法中正确的是(　　) A．这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/s B．通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方 C．量子科学实验卫星“墨子”号的周期比北斗G7的小[来源:Z&xx&k.Com] D．量子科学实验卫星“墨子”号的向心加速度比北斗G7的小 ◆典例二： (2016·四川卷)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星“东方红一号”，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2060 km；1984年4月8日成功发射的“东方红二号”卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上．设“东方红一号”在远地点的向心加速度为a1，“东方红二号”的向心加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　) A．a2>a1>a3 B．a3>a2>a1 C．a3>a1>a2 D．a1>a2>a3 ★考点二：卫星变轨问题 ◆典例一： (2018·九江十校联考)我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要．如图所示，假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则(　　) A．飞行器在B点处点火后，动能增加 B．由已知条件不能求出飞行器在轨道Ⅱ上的运行周期 C．只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度 D．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2π ◆典例二：(2018·唐山模拟)(多选)如图所示，地球卫星a、b分别在椭圆轨道、圆形轨道上运行，椭圆轨道在远地点A处与圆形轨道相切，则(　　) A．卫星a