天體運(yùn)動(dòng)——2016屆高考二輪復(fù)習(xí)

1、二輪專題復(fù)習(xí)二輪專題復(fù)習(xí)萬有引力與航天萬有引力與航天高考題型1萬有引力定律及天體質(zhì)量和密度的估算高考題型2衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析高考題型3衛(wèi)星變軌與對(duì)接高考題型4雙星與多星問題 欄目索引高考題型高考題型1萬有引力定律及天體質(zhì)量和密度的萬有引力定律及天體質(zhì)量和密度的估算估算【例例1 1】（多選）（多選）20152015年年1212月月1717日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將名為長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將名為“悟空悟空”的的 暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星送暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星送入太空。這顆暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星將在軌運(yùn)行至少三年時(shí)間，它將入太空。這顆暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星將在

2、軌運(yùn)行至少三年時(shí)間，它將主要擔(dān)任幾個(gè)方面的任務(wù)，包括探尋宇宙射線的起源并觀測(cè)高能主要擔(dān)任幾個(gè)方面的任務(wù)，包括探尋宇宙射線的起源并觀測(cè)高能r r射線。若該衛(wèi)星發(fā)射后在距地球表面高度為射線。若該衛(wèi)星發(fā)射后在距地球表面高度為h h的軌道上繞地球做勻的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行周期為速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行周期為T T，以，以R R表示地球半徑，引力常量為表示地球半徑，引力常量為GG。根據(jù)這些信息可以求出（根據(jù)這些信息可以求出（ ）A.A.該衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的線速度大小為該衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的線速度大小為. .地球表面重力加速度大小為地球表面重力加速度大小為C.C.地球上發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為地球上發(fā)射

3、衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為D.D.地球的平均密度為地球的平均密度為TR222324TRhR RhRTR23233RGThR ?（1 1）解題思路：衛(wèi)星繞行的向心力由萬有引力提供；）解題思路：衛(wèi)星繞行的向心力由萬有引力提供； 天體表面物體重力近似等于物體所受的萬有引力天體表面物體重力近似等于物體所受的萬有引力（2 2）天體質(zhì)量與密度估算方法）天體質(zhì)量與密度估算方法自力更生法：利用天體表面的重力加速度自力更生法：利用天體表面的重力加速度g g和天體半徑和天體半徑R R解題方略（2 2）天體質(zhì)量與密度估算方法）天體質(zhì)量與密度估算方法借助外援法：測(cè)出衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑借助外援法：測(cè)出衛(wèi)星繞天體做

4、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r r和周期和周期T T。注意：若衛(wèi)星繞天體表面運(yùn)行（近地軌道），則若衛(wèi)星繞天體表面運(yùn)行（近地軌道），則同理，測(cè)出運(yùn)行同理，測(cè)出運(yùn)行 、 、 和和r r也可估算質(zhì)量和密度也可估算質(zhì)量和密度v23GTa（3 3）易錯(cuò)區(qū)分：估算的只是中心天體的質(zhì)量，并非環(huán)繞天體的）易錯(cuò)區(qū)分：估算的只是中心天體的質(zhì)量，并非環(huán)繞天體的質(zhì)量；區(qū)別天體半徑質(zhì)量；區(qū)別天體半徑R R和衛(wèi)星軌道半徑和衛(wèi)星軌道半徑r r真題練習(xí)真題練習(xí)1 1（多選）（多選） (15(15全國(guó)全國(guó))我國(guó)發(fā)射的我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近

5、似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4m4m高處做高處做一次懸停一次懸停( (可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止) )；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器自由下落已知探測(cè)器的質(zhì)量約為探測(cè)器自由下落已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.31.310103 3kgkg，地球質(zhì)量約為月球的地球質(zhì)量約為月球的8181倍，地球半徑約為月球的倍，地球半徑約為月球的3.73.7倍，倍，地球表面的重力加速度大小約為地球表面的重力加速度大小約為9.8m/s9.8m/s2 2. .則此探測(cè)器則此探測(cè)器A A在著陸前的瞬間，速度大小約為在著陸前的瞬間，速度大小約

6、為8.9m/s8.9m/sB B懸停時(shí)受到的反沖作用力約為懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2 210103 3N NC C從離開近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒從離開近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒DD在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度軌道上運(yùn)行的線速度真題練習(xí)真題練習(xí)2 2（20132013大綱卷）大綱卷）1818 “ “嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)”是我是我國(guó)首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為國(guó)首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200 200 kmkm的圓形軌道上運(yùn)行，運(yùn)行周期為的圓形軌道上運(yùn)行，運(yùn)行周期為1

7、27127分鐘。已知引分鐘。已知引力常量力常量GG6.676.6710101111 Nm Nm2 2/kg/kg2 2，月球的半徑為，月球的半徑為1.741.7410103 3 km km。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為（ ）A A8.18.110101010 kg B kg B7.47.410101313 kg kg C C5.45.410101919 kg D kg D7.47.410102222 kg kg觀察答案，只需要觀察答案，只需要算出數(shù)量級(jí)即可算出數(shù)量級(jí)即可高考題型高考題型2衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析 【例例2 2】20152015年年5

8、 5月月2323日天文愛好者迎來了日天文愛好者迎來了“土星土星沖日沖日”的美麗天象的美麗天象“土星沖日土星沖日”是指土星和太陽(yáng)正是指土星和太陽(yáng)正好分處地球的兩側(cè)，三者幾乎成一條直線，如圖所好分處地球的兩側(cè)，三者幾乎成一條直線，如圖所示該天象每示該天象每378378天發(fā)生一次，土星和地球繞太陽(yáng)公天發(fā)生一次，土星和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的方向相同，公轉(zhuǎn)軌跡都近似為圓，根據(jù)我們所學(xué)轉(zhuǎn)的方向相同，公轉(zhuǎn)軌跡都近似為圓，根據(jù)我們所學(xué)知識(shí)可知知識(shí)可知( () )A A土星公轉(zhuǎn)的速率比地球的大土星公轉(zhuǎn)的速率比地球的大B B土星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大土星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大C C假如土星適度加速，有可能與地球

9、實(shí)現(xiàn)對(duì)接假如土星適度加速，有可能與地球?qū)崿F(xiàn)對(duì)接DD土星公轉(zhuǎn)的周期約為土星公轉(zhuǎn)的周期約為1.061.0610104 4天天1 1、四個(gè)分析：衛(wèi)星的加速度、線速度、角速度和周期與軌道半、四個(gè)分析：衛(wèi)星的加速度、線速度、角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系。徑的關(guān)系。高高軌軌低低速速長(zhǎng)長(zhǎng)周周期期解題方略2 2、四個(gè)比較：、四個(gè)比較： (1) (1)同步衛(wèi)星的（六個(gè)一定）同步衛(wèi)星的（六個(gè)一定） (2) (2)極地衛(wèi)星極地衛(wèi)星 (3) (3)近地衛(wèi)星（第一宇宙速度）近地衛(wèi)星（第一宇宙速度） (4) (4)赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)（與衛(wèi)星的區(qū)別）赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)（與衛(wèi)星的區(qū)別）真題練習(xí)真題練習(xí)【2015201

10、5四川四川55】登上火星是人類的夢(mèng)想，登上火星是人類的夢(mèng)想，“嫦娥之嫦娥之父父”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露：中國(guó)計(jì)劃于歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露：中國(guó)計(jì)劃于20202020年登陸火星。地球和火星年登陸火星。地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和地球相比地球相比A A火星的公轉(zhuǎn)周期較小火星的公轉(zhuǎn)周期較小 B B火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小C C火星表面的重力加速度較大火星表面的重力加速度較大 D D火星的第一宇宙速度較大火星的第一宇宙速度較大行星行星半徑半徑/m/m質(zhì)量質(zhì)量/kg/kg軌道半徑軌道半徑/m/m地球地球

11、6.46.410106 66.06.0101024241.51.510101111火星火星 來源來源: :學(xué)學(xué), ,科科, ,網(wǎng)網(wǎng)Z,X,X,KZ,X,X,K3.43.410106 66.46.4101023232.32.310101111【例例3 3】嫦娥五號(hào)探測(cè)器是我國(guó)研制中的首個(gè)實(shí)施嫦娥五號(hào)探測(cè)器是我國(guó)研制中的首個(gè)實(shí)施無人月面取樣返回的航天器，預(yù)計(jì)在無人月面取樣返回的航天器，預(yù)計(jì)在20172017年由長(zhǎng)年由長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，征五號(hào)運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，自動(dòng)完成月面樣品采集，并從月球起飛返回地球，自動(dòng)完成月面樣品采集，并從月球起飛返回地球，航

12、天器返回地球開始階段運(yùn)行的軌道可以簡(jiǎn)化為如航天器返回地球開始階段運(yùn)行的軌道可以簡(jiǎn)化為如圖所示：發(fā)射時(shí)，先將探測(cè)器發(fā)射至近月圓軌道圖所示：發(fā)射時(shí)，先將探測(cè)器發(fā)射至近月圓軌道1 1上，然后變軌到上，然后變軌到橢圓軌道橢圓軌道2 2上，最后由軌道上，最后由軌道2 2進(jìn)入圓形軌道進(jìn)入圓形軌道3 3，忽略介質(zhì)阻力，則，忽略介質(zhì)阻力，則以下說法正確的是以下說法正確的是( () )A A探測(cè)器在軌道探測(cè)器在軌道2 2上經(jīng)過近月點(diǎn)上經(jīng)過近月點(diǎn)A A處的加速度大于在軌道處的加速度大于在軌道1 1上經(jīng)過上經(jīng)過近月點(diǎn)近月點(diǎn)A A處的加速度處的加速度B B探測(cè)器在軌道探測(cè)器在軌道2 2上從近月點(diǎn)上從近月點(diǎn)A A向遠(yuǎn)月

13、點(diǎn)向遠(yuǎn)月點(diǎn)B B運(yùn)動(dòng)的過程中速度減運(yùn)動(dòng)的過程中速度減小，機(jī)械能增大小，機(jī)械能增大C C探測(cè)器在軌道探測(cè)器在軌道2 2上的運(yùn)行周期小于在軌道上的運(yùn)行周期小于在軌道3 3上的運(yùn)行周期，且上的運(yùn)行周期，且由軌道由軌道2 2變?yōu)檐壍雷優(yōu)檐壍? 3需要在近月點(diǎn)需要在近月點(diǎn)A A處點(diǎn)火加速處點(diǎn)火加速DD探測(cè)器在軌道探測(cè)器在軌道2 2上經(jīng)過遠(yuǎn)月點(diǎn)上經(jīng)過遠(yuǎn)月點(diǎn)B B處的運(yùn)行速度小于在軌道處的運(yùn)行速度小于在軌道3 3上上經(jīng)過遠(yuǎn)月點(diǎn)經(jīng)過遠(yuǎn)月點(diǎn)B B處的運(yùn)行速度處的運(yùn)行速度高考題型高考題型3衛(wèi)星變軌與對(duì)接衛(wèi)星變軌與對(duì)接1 1、運(yùn)行參量比較：、運(yùn)行參量比較：（1 1）速度）速度變軌原理比較軌道切點(diǎn)速度變軌原理比較軌道

14、切點(diǎn)速度開普勒第二定律比較橢圓軌道遠(yuǎn)近點(diǎn)速度開普勒第二定律比較橢圓軌道遠(yuǎn)近點(diǎn)速度高軌低速長(zhǎng)周期比較圓軌道速度高軌低速長(zhǎng)周期比較圓軌道速度（2 2）加速度：由）加速度：由 知只與知只與 有關(guān)有關(guān)marMmG2r（3 3）周期：由開普勒第三定律）周期：由開普勒第三定律 比較比較kTr23解題方略2 2、運(yùn)行、運(yùn)行能量能量比較：比較：（1 1）同一軌道上運(yùn)行，機(jī)械能守恒）同一軌道上運(yùn)行，機(jī)械能守恒（2 2）不同軌道上的機(jī)械能不相等，）不同軌道上的機(jī)械能不相等，軌道越高機(jī)械能越大，軌道越高機(jī)械能越大，同一顆衛(wèi)星，軌道半徑越大，動(dòng)能越小，勢(shì)能越大同一顆衛(wèi)星，軌道半徑越大，動(dòng)能越小，勢(shì)能越大（3 3）衛(wèi)星

15、變軌過程中機(jī)械能不守恒）衛(wèi)星變軌過程中機(jī)械能不守恒真題練習(xí)真題練習(xí)（20132013新課標(biāo)新課標(biāo)II II卷）目前，在地球周圍有許多人造卷）目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道地球衛(wèi)星繞著它轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是( )( )A.A.衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小 B.B.由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小C.C.由于氣體阻由于氣體阻 力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D.D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小 衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，做近心運(yùn)動(dòng)，萬有引力做正功，衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，做近心運(yùn)動(dòng)，萬有引力做正功，引力勢(shì)能減小。由于稀薄氣體的阻力做負(fù)功，故衛(wèi)星的機(jī)械能減小，引力勢(shì)能減小。由于稀薄氣體的阻力做負(fù)功，故衛(wèi)星的機(jī)械能減小，又稀薄氣體的阻力較小，故衛(wèi)星克服氣體阻