2019届二轮复习 天体运动与人造卫星课件（31张）（全国通用）
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1
-
基础夯实
自我诊断
一、宇宙速度
1
.
环绕速度
(1)
第一宇宙速度又叫环绕速度
,
其数值为
7
.
9
km/s
。
(2)
第一宇宙速度是人造卫星在
地面
附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。
(3)
第一宇宙速度是人造卫星最小的
发射
速度
,
也是人造卫星的最大
环绕
速度。
2
.
第二宇宙速度
(
脱离速度
)
使物体挣脱
地球
引力束缚的最小发射速度
,
其数值为
11
.
2
km/s
。
3
.
第三宇宙速度
(
逃逸速度
)
使物体挣脱
太阳
引力束缚的最小发射速度
,
其数值为
16
.
7
km/s
。
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2
-
基础夯实
自我诊断
二、地球卫星
1
.
卫星的轨道
(1)
赤道轨道
:
卫星的轨道在赤道平面内
,
同步卫星就是其中的一种。
(2)
极地轨道
:
卫星的轨道过南北两极
,
即在垂直于赤道的平面内
,
如极地气象卫星。
(3)
其他轨道
:
除以上两种轨道外的卫星轨道。
所有卫星的轨道平面一定通过地球的球心。
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3
-
基础夯实
自我诊断
2
.
地球同步卫星
相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星。同步卫星有以下特点
(1)
轨道平面一定
:
轨道平面与
赤道平面
共面。
(2)
周期一定
:
与地球自转周期
相同
,
即
T=
24
h
。
(3)
角速度一定
:
与地球自转的角速度
相同
。
(5)
绕行方向一定
:
与地球自转的方向一致。
-
4
-
基础夯实
自我诊断
3
.
极地卫星和近地卫星
(1)
极地卫星运行时每圈都经过
南北两极
,
由于地球自转
,
极地卫星可以实现全球覆盖。
(2)
近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星
,
其运行的轨道半径可近似认为等于
地球的半径
,
其运行线速度约为
7
.
9
km/s
。
请判断下列表述是否正确
,
对不正确的表述
,
请说明原因。
(1)
地球同步卫星可以定点于北京正上方。
(
×
)
(2)
若物体的发射速度大于第二宇宙速度
,
小于第三宇宙速度
,
则物体可以绕太阳运行。
(
√
)
提示：
地球同步卫星轨道必须与赤道平面重合。
-
5
-
基础夯实
自我诊断
1
.
两个绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星
,
轨道如图所示
,
下列判断正确的是
(
)
A.
两卫星的角速度关系有
ω
a
<
ω
b
B.
两卫星的向心加速度关系有
a
a
>a
b
C.
两卫星的线速度关系有
v
a
>v
b
D.
两卫星的周期关系有
T
a
v
2
,T
1
>T
2
B.
v
1
>v
2
,T
1
T
2
D.
v
1
v
A
>v
C
B.
ω
A
>
ω
B
>
ω
C
C.
F
A
>F
B
>F
C
D.
T
A
=T
C
>T
B
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
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20
-
考点一
考点二
考点三
方法归纳
人造卫星问题的解题技巧
1
.
卫星向心加速度的不同表述形式
2
.
解决力与运动的关系
,
还是要用动力学的思想
,
解决的桥梁是牛顿第二定律。
(1)
卫星的
a
n
、
v
、
ω
、
T
是相互联系的
,
其中一个量发生变化
,
其他各量也随之发生变化。
(2)a
n
、
v
、
ω
、
T
均与卫星的质量无关
,
只由轨道半径
r
和中心天体质量共同决定。
-
21
-
考点一
考点二
考点三
3
.
卫星运动中的机械能
(1)
只在万有引力作用下
,
卫星绕中心天体做匀速圆周运动和沿椭圆轨道运动
,
机械能均守恒
,
这里的机械能包括卫星的动能和卫星
(
与中心天体
)
的重力势能。
(2)
质量相同的卫星
,
圆轨道半径越大
,
动能越小
,
势能越大
,
机械能越大。
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22
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考点一
考点二
考点三
突破训练
3
.(2016·
全国卷
Ⅰ
)
利用三颗位置适当的地球同步卫星
,
可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。目前
,
地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的
6.6
倍。假设地球的自转周期变小
,
若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的
,
则地球自转周期的最小值约为
(
)
A.
1
h
B.
4
h
C.
8
h
D.
16
h
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
23
-
考点一
考点二
考点三
4
.(
多选
)
如图所示
,a
为静止在地球赤道上的一个物体
,b
为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星
,c
为地球的同步卫星
,
其轨道半径为
r,
设地球半径为
R,
下列说法正确的是
(
)
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
24
-
考点一
考点二
考点三
卫星的变轨与追及
(
多维探究
)
1
.
卫星发射及变轨过程概述
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道。如图所示
,
发射卫星的过程大致有以下几个步骤
:
(1)
为了节省能量
,
在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道
Ⅰ
上。
(2)
在
A
处点火加速
,
由于速度变大
,
进入椭圆轨道
Ⅱ
。
(3)
在
B
处
(
远地点
)
再次点火加速进入圆形轨道
Ⅲ
。
-
25
-
考点一
考点二
考点三
2
.
卫星变轨的实质
-
26
-
考点一
考点二
考点三
例
3
(
多选
)
某载人飞船运行的轨道示意图如图所示
,
飞船先沿椭圆轨道
1
运行
,
近地点为
Q,
远地点为
P
。当飞船经过点
P
时点火加速
,
使飞船由椭圆轨道
1
转移到圆轨道
2
上运行
,
在圆轨道
2
上飞船运行周期约为
90
min
。关于飞船的运行过程
,
下列说法中正确的是
(
)
A.
飞船在轨道
1
和轨道
2
上运动时
的机械能相等
B.
飞船在轨道
1
上运行经过
P
点的
速度小于经过
Q
点的速度
C.
轨道
2
的半径小于地球同步卫星
的轨道半径
D.
飞船在轨道
1
上运行经过
P
点的加
速度等于在轨道
2
上运行经过
P
点的加速度
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
27
-
考点一
考点二
考点三
思维点拨
(1)
根据功能关系比较机械能大小
;
(2)
根据开普勒第二定律比较
v
P
,v
Q
;
(3)
根据周期关系比较轨道半径
;
(4)
根据牛顿第二定律比较加速度。
-
28
-
考点一
考点二
考点三
例
4
如图所示
,
宇宙飞船
A
在低轨道上飞行
,
为了给更高轨道的宇宙空间站
B
输送物质
,
需要与
B
对接
,
它可以采用喷气的方法改变速度
,
从而达到改变轨道的目的
,
则以下说法正确的是
(
)
A.
它应沿运行速度方向喷气
,
与
B
对接
后周期比低轨道时的小
B.
它应沿运行速度的反方向喷气
,
与
B
对接后周期比低轨道时的大
C.
它应沿运行速度方向喷气
,
与
B
对接
后周期比低轨道时的大
D.
它应沿运行速度的反方向喷气
,
与
B
对接后周期比低轨道时的小
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
29
-
考点一
考点二
考点三
规律总结
1
.
变轨的两种情况
2
.
相关物理量的比较
(1)
两个不同轨道的
“
切点
”
处线速度
v
不相等
,
图中
v
Ⅲ
>v
Ⅱ
B
,v
Ⅱ
A
>v
Ⅰ
。
-
30
-
考点一
考点二
考点三
(2)
同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度大小不相等
,
从远地点到近地点万有引力对卫星做正功
,
动能增大
(
引力势能减小
),
图中
v
Ⅱ
A
>v
Ⅱ
B
,E
k
Ⅱ
A
>E
k
Ⅱ
B
,E
p
Ⅱ
A
v
Ⅲ
。
3
.
卫星的对接
载人飞船与空间实验室的对接实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题
,
本质仍然是卫星的变轨运行问题。
-
31
-
考点一
考点二
考点三
突破训练
5
.
世界首颗量子科学实验卫星墨子号在圆满完成
4
个月的在轨测试任务后
,
正式交付用户单位使用。右图为墨子号变轨示意图
,
轨道
A
与轨道
B
相切于
P
点
,
轨道
B
与轨道
C
相切于
Q
点
,
以下说法正确的是
(
)
A.
墨子号在轨道
B
上由
P
向
Q
运动的过程
中速率越来越大
B.
墨子号在轨道
C
上经过
Q
点的速率大于
在轨道
A
上经过
P
点的速率
C.
墨子号在轨道
B
上经过
P
点时的向心加
速度大于在轨道
A
上经过
P
点时的向心加速度
D.
墨子号在轨道
B
上经过
Q
点时受到的地球的引力小于经过
P
点时受到的地球的引力
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
