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2022-2023年高考物理一轮复习 第4章曲线运动万有引力与航天能力课天体运动的热点问题课件
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 第4章曲线运动万有引力与航天能力课天体运动的热点问题课件，共42页。PPT课件主要包含了题点各个击破，答案D，答案ABD，模拟随堂集训，答案CD等内容，欢迎下载使用。
命题点一 宇宙航行 [师生共研类]
2.卫星的运行轨道(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，且轨道平面一定通过地球的球心．
3.同步卫星的六个“一定”
例1 (多选)我国发射了“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”，如图所示，“鹊桥”中继卫星围绕地月拉格朗日L2点旋转，“鹊桥”与L2点的距离远小于L2点与地球的距离．已知位于地月拉格朗日L1、L2点处的小物体在地、月的引力作用下，几乎不消耗燃料，便可与月球同步绕地球做圆周运动．下列说法正确的是( )
A．“鹊桥”的发射速度大于11.2 m/sB．“鹊桥”绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期C．同一卫星在L2点受地、月引力的合力比在L1点受地、月引力的合力大D．“鹊桥”若刚好位于L2点，则它能够更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持【答案】BC
【解析】11.2 km/s是卫星脱离地球的引力束缚的最小发射速度，“鹊桥”并没有脱离地球的引力，其发射速度应小于11.2 km/s，A错误；根据题意知中继卫星“鹊桥”绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期近似相同，B正确；由题意可知，同一卫星位于L1点和L2点时，绕地球转动的角速度相同，再结合F＝mω2r可知，同一卫星在L2点所受月球和地球引力的合力比在L1点的要大，C正确；“鹊桥”若刚好位于L2点，由几何关系可知，通信范围较小，则它并不能更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持，故D错误．
1．某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星(即卫星相对于地面静止)．则此卫星的( )A．线速度大于第一宇宙速度B．周期小于同步卫星的周期C．角速度大于月球绕地球运行的角速度D．向心加速度大于地面的重力加速度【答案】C
赤道上的物体、近地卫星、同步卫星的对比
命题点二 赤道上的物体、同步卫星和近地卫星 [师生共研类]
例2 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星．下列关于a、b、c的说法中正确的是( )A．b卫星转动线速度大于7.9 km/sB．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＞ab＞acC．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Tc＞Tb＞TaD．在b、c中，b的速度大
1．有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运行，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则下列关于卫星的说法中正确的是( )
2．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，已知地球自转周期为T.则( )
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＝2nπ(n＝1,2,3，…)．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′＝(2n－1)π(n＝1,2,3，…)．
命题点三 卫星的追及与相遇问题 [师生共研类]
3．“行星冲日”现象：在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一时刻会出现两个行星和太阳排成一条直线的“行星冲日”现象，属于天体运动中的“追及相遇”问题，此类问题具有周期性．
例3 (多选)地球位于太阳和行星之间且三者几乎排成一条直线的现象，天文学上称为“行星冲日”．火星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动．不考虑火星与地球的自转，且假设火星和地球的轨道平面在同一个平面上，相关数据见下表．则根据提供的数据可知( )
A．在火星表面附近发射飞行器的速度至少为7.9 km/sB．理论上计算可知，相邻两次“火星冲日”的时间间隔大约为1年C．火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为2∶5D．火星运行的加速度比地球运行的加速度小【答案】CD
1．我国成功发射了“嫦娥五号”．其奔月过程可简化如下图，则( )
A．“嫦娥五号”在地月转移轨道经过P点时和在100公里环月轨道经过P点时的速度相同B．“嫦娥五号”从100公里环月轨道的P点进入椭圆环月轨道后机械能减小C．“嫦娥五号”在100公里环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动周期D．“嫦娥五号”在100公里环月轨道运动经过P的加速度大小等于在椭圆环月轨道经过P的加速度大小，但方向有可能不一样【答案】B
2．地球和海王星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，地球一年绕太阳一周，海王星约164.8年绕太阳一周，海王星冲日现象是指地球处在太阳与海王星之间，2018年9月7日出现过一次海王星冲日，则( )A．地球的公转轨道半径比海王星的公转轨道半径大B．地球的运行速度比海王星的运行速度小C．2019年不会出现海王星冲日现象D．2017年出现过海王星冲日现象【答案】D
3．(多选)假设未来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则下列说法中正确的是( )
A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点速度大于在Q点的速度B．飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于轨道Ⅱ上运动的机械能C．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D．飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道Ⅰ同样半径运动的周期相同
4．(多选)如图所示，卫星1环绕地球做匀速圆周运动，卫星2环绕地球运行的轨道为椭圆，两轨道不在同一平面内．已知圆轨道的直径等于椭圆轨道的长轴，且地球位于圆轨道的圆心以及椭圆轨道的一个焦点上．已知引力常量为G、地球的质量为m，卫星1的轨道半径为R，ON＝1.5R；卫星1的周期为T1，环绕速度大小为v，加速度大小为a；卫星2的周期为T2，在N点的速度大小为vN，在M点的加速度大小为aM.则下列说法正确的是( )
命题点一 宇宙航行 [师生共研类]
2.卫星的运行轨道(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，且轨道平面一定通过地球的球心．
3.同步卫星的六个“一定”
例1 (多选)我国发射了“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”，如图所示，“鹊桥”中继卫星围绕地月拉格朗日L2点旋转，“鹊桥”与L2点的距离远小于L2点与地球的距离．已知位于地月拉格朗日L1、L2点处的小物体在地、月的引力作用下，几乎不消耗燃料，便可与月球同步绕地球做圆周运动．下列说法正确的是( )
A．“鹊桥”的发射速度大于11.2 m/sB．“鹊桥”绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期C．同一卫星在L2点受地、月引力的合力比在L1点受地、月引力的合力大D．“鹊桥”若刚好位于L2点，则它能够更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持【答案】BC
【解析】11.2 km/s是卫星脱离地球的引力束缚的最小发射速度，“鹊桥”并没有脱离地球的引力，其发射速度应小于11.2 km/s，A错误；根据题意知中继卫星“鹊桥”绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期近似相同，B正确；由题意可知，同一卫星位于L1点和L2点时，绕地球转动的角速度相同，再结合F＝mω2r可知，同一卫星在L2点所受月球和地球引力的合力比在L1点的要大，C正确；“鹊桥”若刚好位于L2点，由几何关系可知，通信范围较小，则它并不能更好地为“嫦娥四号”探测器提供通信支持，故D错误．
1．某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星(即卫星相对于地面静止)．则此卫星的( )A．线速度大于第一宇宙速度B．周期小于同步卫星的周期C．角速度大于月球绕地球运行的角速度D．向心加速度大于地面的重力加速度【答案】C
赤道上的物体、近地卫星、同步卫星的对比
命题点二 赤道上的物体、同步卫星和近地卫星 [师生共研类]
例2 如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星．下列关于a、b、c的说法中正确的是( )A．b卫星转动线速度大于7.9 km/sB．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＞ab＞acC．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Tc＞Tb＞TaD．在b、c中，b的速度大
1．有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运行，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则下列关于卫星的说法中正确的是( )
2．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，已知地球自转周期为T.则( )
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＝2nπ(n＝1,2,3，…)．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′＝(2n－1)π(n＝1,2,3，…)．
命题点三 卫星的追及与相遇问题 [师生共研类]
3．“行星冲日”现象：在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一时刻会出现两个行星和太阳排成一条直线的“行星冲日”现象，属于天体运动中的“追及相遇”问题，此类问题具有周期性．
例3 (多选)地球位于太阳和行星之间且三者几乎排成一条直线的现象，天文学上称为“行星冲日”．火星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动．不考虑火星与地球的自转，且假设火星和地球的轨道平面在同一个平面上，相关数据见下表．则根据提供的数据可知( )
A．在火星表面附近发射飞行器的速度至少为7.9 km/sB．理论上计算可知，相邻两次“火星冲日”的时间间隔大约为1年C．火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为2∶5D．火星运行的加速度比地球运行的加速度小【答案】CD
1．我国成功发射了“嫦娥五号”．其奔月过程可简化如下图，则( )
A．“嫦娥五号”在地月转移轨道经过P点时和在100公里环月轨道经过P点时的速度相同B．“嫦娥五号”从100公里环月轨道的P点进入椭圆环月轨道后机械能减小C．“嫦娥五号”在100公里环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动周期D．“嫦娥五号”在100公里环月轨道运动经过P的加速度大小等于在椭圆环月轨道经过P的加速度大小，但方向有可能不一样【答案】B
2．地球和海王星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，地球一年绕太阳一周，海王星约164.8年绕太阳一周，海王星冲日现象是指地球处在太阳与海王星之间，2018年9月7日出现过一次海王星冲日，则( )A．地球的公转轨道半径比海王星的公转轨道半径大B．地球的运行速度比海王星的运行速度小C．2019年不会出现海王星冲日现象D．2017年出现过海王星冲日现象【答案】D
3．(多选)假设未来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则下列说法中正确的是( )
A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点速度大于在Q点的速度B．飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于轨道Ⅱ上运动的机械能C．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D．飞船绕火星在轨道Ⅰ上运动周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以轨道Ⅰ同样半径运动的周期相同
4．(多选)如图所示，卫星1环绕地球做匀速圆周运动，卫星2环绕地球运行的轨道为椭圆，两轨道不在同一平面内．已知圆轨道的直径等于椭圆轨道的长轴，且地球位于圆轨道的圆心以及椭圆轨道的一个焦点上．已知引力常量为G、地球的质量为m，卫星1的轨道半径为R，ON＝1.5R；卫星1的周期为T1，环绕速度大小为v，加速度大小为a；卫星2的周期为T2，在N点的速度大小为vN，在M点的加速度大小为aM.则下列说法正确的是( )
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