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1、高中物理 必修2 人教版 习题课习题课 天体运动动 目标标定位 1 掌握解决天体运动问题动问题 的模型及思路 2 会分析人造卫卫星的变轨问题变轨问题 3 会分析双星问题问题 质质量m1 距离r的二次方和m2的乘积积 周期T 3 卫卫星的线线速度 角速度 周期与轨轨道半径的关系 万有引力 a v T 一 解决天体运动问题动问题 的模型及思路 1 一种模型 无论论自然天体 如地球 还还是人造天体 如宇宙 飞飞船 都可以看做质质点 围绕围绕 中心天体 视为视为 静止 做匀速 圆圆周运动动 2 两条思路 例1 一行星绕绕恒星做圆圆周运动动 由天文观测观测 可得 其 运行周期为为T 速度为为v 引力常量
2、为为G 则则 答案 ACD 二 赤道上的物体 与 同步卫卫星 以及 近地卫卫星 的比较较 赤道上的物体 同步卫卫星和近地卫卫星都近似做匀速圆圆周运动动 当比较较它们们的向心加速度 线线速度及角速度 或周期 时时 要注意找出它们们的共同点 然后再比较较各物理量的大小 1 赤道上的物体与同步卫卫星具有相同的角速度和周期 由v r 和a 2r可分别别判断线线速度 向心加速度的关系 例2 如图图1所示 a为为地面上的待发发 射卫卫星 b为为近地圆轨圆轨 道卫卫星 c为为地 球同步卫卫星 三颗卫颗卫 星质质量相同 三 颗卫颗卫 星的线线速度分别为别为va vb vc 角速度分别为别为 a b c 周期分
3、 别为别为Ta Tb Tc 向心力分别为别为Fa Fb Fc 则则 A a c b B Fa Fc Fb C va vcTb 答案 AD 图图1 三 人造卫卫星 飞飞船的发发射和变轨问题变轨问题 3 卫卫星到达椭圆轨椭圆轨 道与圆轨圆轨 道的公切点时时 卫卫星受到的万 有引力相同 所以加速度相同 4 飞飞船对对接问题问题 两飞飞船实现对实现对 接前应处应处 于高低不同的两 轨轨道上 目标标船处处于较较高轨轨道 在较较低轨轨道上运动动的对对 接船通过过合理地加速 做离心运动动而追上目标标船与其完成 对对接 例3 2013年5月2日凌晨0时时06分 我国 中 星11号 通信卫卫星发发射成功 中星1
4、1号 是一颗颗地球同步卫卫星 它主要用于为亚为亚 太地区等区域用户户提供商业业通信服务务 如 图图2为发为发 射过过程的示意图图 先将卫卫星发发射 至近地圆轨圆轨 道1 然后经经点火 使其沿椭椭 圆轨圆轨 道2 图图2 运行 最后再一次点火 将卫卫星送入同步圆轨圆轨 道3 轨轨道1 2相切于Q点 轨轨道2 3相切于P点 则则当卫卫星分别别在1 2 3轨轨道上正常运行时时 以下说说法正确的是 A 卫卫星在轨轨道3上的速率大于在轨轨道1上的速率 B 卫卫星在轨轨道3上的角速度小于在轨轨道1上的角速度 C 卫卫星在轨轨道1上经过经过Q点时时的速度大于它在轨轨道2上经过经过Q 点时时的速度 D 卫卫星
5、在轨轨道2上经过经过P点时时的速度小于它在轨轨道3上经过经过P 点时时的速度 答案 BD 针对训练针对训练 如图图3所示 嫦娥一号 探月卫卫星 被月球捕获获后 首先稳稳定在椭圆轨椭圆轨 道 上运 动动 其中P Q两点分别别是轨轨道 的近月点和 远远月点 是卫卫星绕绕月球做圆圆周运动动的轨轨道 轨轨道 和 在P点相切 则则 A 卫卫星沿轨轨道 运动动 在P点的速度大于Q 点的速度 图图3 B 卫卫星沿轨轨道 运动动 在P点的加速度小于Q点的加速度 C 卫卫星分别别沿轨轨道 运动动到P点的加速度不相等 D 卫卫星要从轨轨道 进进入轨轨道 须须在P点加速 答案 A 解析 在近日点速度较较大 故A正确
6、 在P点从轨轨道 运动动到 轨轨道 卫卫星做向心运动动 需减速 故D错误错误 根据牛顿顿第 二定律 加速度大小取决于卫卫星受到的万有引力 在同一点 加速度是相同的 故B C均错误错误 四 双星问题问题 两个离得比较较近的天体 在彼此间间的引力作用下绕绕两者 连线连线 上的某一点做圆圆周运动动 这样这样 的两颗颗星组组成的系统统 称为为双星 1 双星特点 1 两星做圆圆周运动动的向心力相等 2 两星具有相同的角速度和周期 3 两星的轨轨道半径之和等于两星之间间的距离 即r1 r2 L 2 处处理方法 3 双星的两个结论结论 例4 两个靠得很近的天体 离其他 天体非常遥远远 它们们以其连线连线 上某一 点O为圆为圆 心各自做匀速圆圆周运动动 两者 的距离保持不变变 科学家把这样这样 的两 个天体称为为 双星 如图图4所示 已 知 图图4 双星的质质量分别为别为m1和m2 它们们之间间的距离为为L 求双星 的运行轨轨道半径r1和r2及运行周期T 再见
