第五章　第二十五课时　卫星变轨问题　双星模型　天体的“追及”共线问题-----2027届高考高三物理第一轮复习课件

这是一份第五章　第二十五课时　卫星变轨问题　双星模型　天体的“追及”共线问题-----2027届高考高三物理第一轮复习课件，共69页。PPT课件主要包含了卫星的变轨和对接问题，考点一，考点二，双星或多星模型，考点三，课时精练等内容，欢迎下载使用。
卫星变轨问题　双星模型　天体的“追及”共线问题
1.会处理人造卫星的变轨和对接问题。2.掌握双星、多星系统，会解决相关问题。3.会分析天体的“追及”共线问题。
考点一　卫星的变轨和对接问题
考点二　双星或多星模型
考点三　天体的“追及”共线问题
若使在轨道Ⅲ运行的宇宙飞船返回地面，应如何操作？
答案　使飞船先减速进入椭圆轨道Ⅱ，到达近地点时，使飞船再减速进入近地圆轨道Ⅰ，之后再减速做近心运动着陆。
3.飞船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”，需让宇宙飞船在稍低轨道上加速，通过“速度v增大→所需向心力增大→做离心运动→轨道半径r增大→升高轨道”的系列变速，从而完成宇宙飞船与空间站的成功对接。
(2024·安徽卷·5)2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51 900 km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9 900 km，周期约为24 h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时A.周期约为144 hB.近月点的速度大于远月点的速度C.近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度D.近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度
针对训练1　(2025·江苏扬州市检测)2024年4月30日，神舟十七号载人飞船圆满完成任务，通过一系列变轨操作后，飞船在东风着落场成功着陆，下列说法正确的是A.飞船在三个轨道上的运行周期TⅠ>TⅡ>TⅢB.飞船在轨道Ⅱ上P处的机械能大于Q处的机械能C.飞船在轨道Ⅲ上的Q处点火进入轨道Ⅱ时，动能减小D.飞船在轨道Ⅱ上P处的加速度等于轨道Ⅲ上Q处的加速度
针对训练2　2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于预定区域，实现世界首次月球背面采样返回。嫦娥六号返回器从月球归来初入大气层时的速度可以接近第二宇宙速度，为避免高速带来的高温过载风险，采用了“半弹道跳跃式返回”减速技术。如图所示，返回器从a点第一次进入大气层，调整返回器姿态，使其经b点升高，再从c点“跳”出大气层，在太空中潇洒地打个“水漂”，升高到距地面高度为h的d点后，再次从e点进入大气层返回地球。假设返回器从c点到e点的过程为无动力飞行。已知地球表面重力加速度为g，地球的半径为R，引力常量为G。结合以上信息，下列说法正确的是
(2025·江苏省百师联盟联考)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停泊位置(距空间站200 m)。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
(1)若两星运行的线速度大小分别为v1、v2，加速度大小分别为a1、a2，质量分别为m1、m2，则v、a与轨道半径r、两星质量的关系怎样？
(2)两星之间的距离L、周期T与总质量(m1+m2)的关系怎样？
(2025·江苏常州市检测)通过观测做圆周运动的双星系统：其运动的周期为T、两星之间的距离为L，已知引力常量为G，能够求解出A.两星球的自身半径B.两星球的轨道半径C.两星球的各自质量D.两星球的总质量
2.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：
太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可以忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式(如图所示)：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三颗星的质量均为M，并设两种系统的运动周期相同，引力常量为G，则
天体的“追及”共线问题
　　 (2025·江苏徐州市检测)如图所示，火星、地球、太阳三者处于同一直线，此现象被称为“火星冲日”。设火星和地球在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是A.地球受到太阳的万有引力小于受到火星的万有引力B.地球绕太阳运动的速度小于火星绕太阳运动的速度C.相邻两次“火星冲日”之间，地球与火星的位移大 小相等D.相邻两次“火星冲日”之间，火星绕太阳比地球绕太阳少运动了一圈
3.若两个天体绕中心天体的运行方向相反，则应求和。4.若两同心转动的卫星初始位置不在同一直径上时，找两卫星的运动关系时需注意初始时刻两卫星与地心连线之间的夹角。
精练高频考点提升关键能力
1.(2025·江苏泰州市检测)2024年8月16日15时35分，在西昌卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号01组卫星发射升空。发射过程简化如图所示：先将卫星送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道Ⅰ，在远地点B将卫星送入预定圆轨道Ⅱ。则关于卫星的说法正确的是A.在圆轨道Ⅱ上运行过程中线速度保持不变B.在椭圆轨道Ⅰ上由A点向B点运动时速度减小C.在B点应启动火箭发动机向前喷气才能进入轨道ⅡD.轨道Ⅰ上在B点的加速度小于轨道Ⅱ上在B点的加速度
2.(2025·江苏淮安市一模)如图所示为嫦娥六号探测器“奔月”过程，其历经了①地月转移、②近月制动、③环月飞行等过程，已知三个过程的轨道均经过P点。则A.通过测量③上的运行周期可以估测月球密度B.②转移到①时需要减速C.②上经过P点时加速度比③上经过P点时加速度大D.②上的运行周期小于③上的运行周期
3.(2025·江苏镇江市检测)如图，空间站绕地球做顺时针方向匀速圆周运动，在某处，空间站上一小零件相对空间站以一定的速率v沿圆轨道切线方向被射出，此后当空间站运行半个圆周时，零件相对空间站的位置可能是A.A处B.B处C.C处D.D处
4.(2024·湖北卷·4)太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则A.空间站变轨前、后在P点的加速度相同B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
5.(2026·江苏南通市检测)在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统。如图所示，黑洞A、B可视为质点，它们围绕连线上O点做匀速圆周运动，且rA大于rB，不考虑其他天体的影响。下列说法正确的是A.黑洞A的向心力大于B的向心力B.黑洞A的线速度小于B的线速度C.黑洞A的质量大于B的质量D.两黑洞之间的距离越大，A的周期越大
7.(2022·浙江1月选考·8)“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号A.发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s 之间B.从P点转移到Q点的时间小于6个月C.在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
8.有研究发现黑洞是通过不断“吸食”中子星表面的物质，从而慢慢吞噬中子星的。假设吞噬过程末期较短时间内黑洞和中子星之间的距离保持不变，总质量不变，黑洞质量大于中子星质量，二者可视为双星系统，则吞噬末期A.二者之间的万有引力不变B.黑洞和中子星做圆周运动的角速度不变C.中子星的轨道半径逐渐减小D.黑洞做圆周运动的线速度逐渐增大
10.(2024·江苏南通市检测)如图所示，A、B、C三颗星体分别位于等边三角形的三个顶点上，在相互之间的万有引力作用下，绕圆心O在三角形所在的平面内做匀速圆周运动，三颗星体到O点的距离关系为rB=rC=2rA。忽略其他星体对它们的作用，则下列关系正确的是A.星体的线速度vA=2vBB.星体的加速度2aA=aBC.星体所受合力FA=FBD.星体的质量mA=mB
11.2024年8月22日，中星4A卫星顺利进入预定轨道，如图所示为质量为m0的中星4A卫星发射变轨过程的简化示意图，其中轨道Ⅰ为近地圆形轨道，轨道Ⅲ为距离地面高度为6R的圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ和轨道Ⅲ分别相切于P点和Q点。已知地球半径为R，地球表