变轨、超失重、黑洞、追及相遇.doc

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1、考点7人造卫星的变轨问题两类运动稳定运行和变轨运行。卫星绕天体稳定运行时,万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力,由,得,由此可知,轨道半径r越大,卫星的速度越小,当卫星由于某种原因,其速度v突然变化时,F引和不再相等,因此就不能再根据来确定r的大小。当F引时,卫星做近心运动;当F引时,卫星做离心运动。P123Q1、发射地球同步卫星的变轨问题【例】将卫星发射至近地圆轨道1(如图所示),然后再次点火,将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点,2、3相切于P点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是:A卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。B卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1

2、上的角速度。C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。D卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。2、人造卫星的发射及变轨问题考点8 卫星中超重和失重现象的分析卫星发射时在加速升高中,以及卫星再进入大气层向下降落的减速过程中,都有一个向上的加速度,这时就发生了超重现象。人造卫星进入轨道后,向心加速度等于卫星高度处的重力加速度,所以人造卫星以及其中的人和物体都处于完全失重状态,平常由重力产生的物理现象会消失。例如,在轨道运行的卫星里,连通器里同种液体的液面可以不相平;绳挂物体无拉力,桌面放物体无压力;杯子倾斜,杯子里的水不会倒出来;物体可静止于

3、仓内的任何地方;液体、气体不能靠对流传热;铁块、木块均可悬浮等。以下仪器在运转的卫星上将失去在地面上的作用:天平杆秤、钟(单)摆、水银气压计、液体密度计、气泡水平仪、虹吸管、重垂线和医院常用的输液装置等。弹簧秤可以在卫星上使用吗?考点9黑洞问题已知物体从地球上的逃逸速度(第二宇宙速度)v2=,其中G、ME、RE分别是引力常量、地球的质量和半径.已知G=6.6710-11 Nm2/kg2,c=2.9979108 m/s.求下列问题:(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞,设某黑洞的质量等于太阳的质量M=1.981030 kg,求它的可能最大半径(这个半径叫Schwarzchild半径)(2)

4、在目前天文观测范围内,物质的平均密度为10-27 kg/m3,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙,问宇宙的半径至少多大?考点10 卫星的追击和相遇问题【例题】如右图所示,有A、B两个行星绕同一恒星O做圆周运动,旋转方向相同,A行星的周期为T1,B行星的周期为T2,在某一时刻两行星第一次相遇(即两行星距离最近),则(BD)。A经过时间t=T2+T1,两行星将第二次相遇B经过时间,两行星将第二次相遇经过时间,两行星第一次相距最远D经过时间,两行星第一次相距最远【例题】A、B两行星在同一平面内绕同一恒星做匀速圆周运动,运行

5、方向相同,A的轨道半径为r1,B的轨道半径为r2,已知恒星质量为,恒星对行星的引力远大于得星间的引力,两行星的轨道半径r1r2。若在某一时刻两行星相距最近,试求:(1)再经过多少时间两行星距离又最近?(2)再经过多少时间两行星距离最远?解析:(1)A、B两行星如右图所示位置时距离最近,这时A、B与恒星在同一条圆半径上,A、B运动方向相同,A更靠近恒星,A的转动角度大、周期短,如果经过时间t,A、B与恒星连线半径转过的角度相差2的整数倍,则A、B与恒星又位于同一条圆半径上,距离最近。解:(1)设A、B的角速度分别为1、2,经过时间t,A转过的角度为1t,B转过的角度为2t。A、B距离最近的条件是:1t-2t=。恒星对行星的引力提供向心力,则:,由得得出:,求得:。(2)如果经过时间,A、B转过的角度相差的奇数倍时,则A、B相距最远,即。故。把1、2代入得:点评:太阳系有九大行星,它们之间有相对运动,如要知道哈雷彗星下次光顾地球是什么时间,就要分析两运动间的角速度关系,本题关键是正确写出两行星相距离最近和相距最远的条件。

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