2027届高三物理一轮复习课件第5章 第3讲 专题提升：天体运动的四类典型

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题型一　卫星变轨、能量和对接问题
目 录 索 引
题型三　天体的“追及”“相遇”问题
题型四　天体的瓦解和黑洞问题
3.宇宙飞船与空间站的对接问题宇宙飞船与空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体的追赶问题,本质仍然是卫星的变轨问题,要使宇宙飞船与空间站成功“对接”,必须让宇宙飞船在较低轨道上逐渐加速,通过做离心运动升高轨道,从而完成宇宙飞船与空间站的成功对接。
考向一　卫星变轨问题中各物理量的比较典题1 (多选)(2025黑龙江大庆高三检测)如图所示,发射同步卫星的一般程序是:先让卫星进入一个近地的圆轨道,然后在P点变轨,进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点,远地点为同步圆轨道上的Q点),到达远地点Q时再次变轨,进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1,在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2,沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3,在同步轨道上的速率为v4,三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3,则下列说法正确的是(　　)A.在P点变轨时需要加速,在Q点变轨时需要减速B.卫星在椭圆轨道上经过Q点时的加速度大于它在同步圆轨道上经过Q点时的加速度C.T1v4>v3
考向二　变轨问题中的能量变化典题2 [一题多变](2026浙江高三月考)2024年5月9日,智慧天网一号01星在西昌卫星发射中心发射升空后顺利进入预定转移轨道,标志着中国首颗中轨道宽带通信卫星发射成功。其发射过程可以简化为如图所示:先将卫星送入近地圆轨道1;在此轨道上运行少许时间后火箭再次点火,使卫星进入椭圆转移轨道2;卫星在椭圆轨道上运行至远地点B时,加速进入预定轨道3。椭圆转移轨道与近地圆轨道1和轨道3分别相切于A、B两点,卫星在圆轨道上的运动可视为匀速圆周运动。已知地球的半径为R,天网一号在轨道3的半径为3R,引力常量为G,地表附近的重力加速度为g,天网一号01卫星的质量为m。(地球质量m地未知)求:
考向三　飞船对接问题典题3 (2026山东青岛高三模拟)北京时间2024年4月26日神舟十八号载人飞船与在轨飞行的天和核心舱顺利实现径向自主交会对接,整个交会对接过程历时约6.5小时。为实现神舟十八号载人飞船与空间站顺利对接,飞船安装有几十台微动力发动机,负责精确地控制它的各种转动和平动。对接前飞船要先到达和空间站很近的相对静止的某个位置停泊。为到达这个位置,飞船由惯性飞行状态转入发动机调控状态,下列说法正确的是(　　)A.飞船先到空间站同一圆周轨道上同方向运动,在合适位置减速靠近即可B.飞船先到与空间站圆周轨道垂直的同半径轨道上运动,在合适位置减速靠近即可C.飞船先到空间站轨道下方圆周轨道上同方向运动,在合适的位置减速即可D.飞船先到空间站轨道上方圆周轨道上同方向运动,在合适的位置减速即可
解析 根据卫星变轨时,由低轨道进入高轨道需要点火加速,反之要减速,所以飞船先到空间站下方的圆周轨道上同方向运动,在合适的位置加速靠近即可,或者飞船先到空间站轨道上方圆周轨道上同方向运动,在合适的位置减速即可,故选D。
一、双星模型1.定义:绕公共圆心转动的两个星体组成的系统,我们称之为双星系统。如图所示。
二、多星模型所研究星体所受万有引力的合力提供做圆周运动的向心力,除中央星体外,各星体的角速度或周期相同。常见的多星模型及其规律:
考向一　双星问题典题4 [一题多解](多选)(2025湖南长沙模拟)天鹅座X-1是由一超巨星及一颗致密星组成的双星系统,双星在彼此的万有引力作用下做匀速圆周运动。它们目前仍处于稳定绕行状态,但质量较小的致密星在不断吸收质量较大的超巨星上的物质,假设目前双星系统的距离不变,则在双星运动的过程中(　　)A.超巨星的圆周运动的半径变大B.致密星的圆周运动的半径变大C.双星的周期变大D.两星之间的引力变大
考向一　星球的瓦解问题典题7 我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现的毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms。假设星体为质量均匀分布的球体,已知引力常量为6.67×10-11 N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为(　　)A.5×109 kg/m3B.5×1012 kg/m3C.5×1015 kg/m3D.5×1018 kg/m3