衛(wèi)星變軌問題

1、人造衛(wèi)星變軌問題專題一、人造衛(wèi)星基本原理繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星所需向心力由萬有引力提供。軌道半徑r確定后，與之對應的衛(wèi)星線速度、周期、向心加速度也都是確定的。如果衛(wèi)星的質量也確定，一旦衛(wèi)星發(fā)生變軌，即軌道半徑r發(fā)生變化，上述物理量都將隨之變化。同理，只要上述物理量之一發(fā)生變化，另外幾個也必將隨之變化。在高中物理中，會涉及到人造衛(wèi)星的兩種變軌問題。二、漸變由于某個因素的影響使衛(wèi)星的軌道半徑發(fā)生緩慢的變化（逐漸增大或逐漸減?。捎诎霃阶兓徛?，衛(wèi)星每一周的運動仍可以看做是勻速圓周運動。解決此類問題，首先要判斷這種變軌是離心還是向心，即軌道半徑是增大還是減小，然后再判斷衛(wèi)星的其他相關物理量

2、如何變化。如：人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，無論軌道多高，都會受到稀薄大氣的阻力作用。如果不及時進行軌道維持（即通過啟動星上小型火箭，將化學能轉化為機械能，保持衛(wèi)星應具有的速度），衛(wèi)星就會自動變軌，偏離原來的圓周軌道，從而引起各個物理量的變化。由于這種變軌的起因是阻力，阻力對衛(wèi)星做負功，使衛(wèi)星速度減小，所需要的向心力減小了，而萬有引力大小沒有變，因此衛(wèi)星將做向心運動，即半徑r將減小。由中結論可知：衛(wèi)星線速度v將增大，周期T將減小，向心加速度a將增大。v2v3v4v1QP三、突變由于技術上的需要，有時要在適當的位置短時間啟動飛行器上的發(fā)動機，使飛行器軌道發(fā)生突變，使其到達預定的目標。如：發(fā)射同步

3、衛(wèi)星時，通常先將衛(wèi)星發(fā)送到近地軌道，使其繞地球做勻速圓周運動，速率為v1，第一次在P點點火加速，在短時間內將速率由v1增加到v2，使衛(wèi)星進入橢圓形的轉移軌道；衛(wèi)星運行到遠地點Q時的速率為v3，此時進行第二次點火加速，在短時間內將速率由v3增加到v4，使衛(wèi)星進入同步軌道，繞地球做勻速圓周運動。第一次加速：衛(wèi)星需要的向心力增大了，但萬有引力沒變，因此衛(wèi)星將開始做離心運動，進入橢圓形的轉移軌道。點火過程中衛(wèi)星的線速度增大。在轉移軌道上，衛(wèi)星從近地點P向遠地點Q運動過程只受重力作用，重力做負功，速度減小。在遠地點Q時如果不進行再次點火，衛(wèi)星將繼續(xù)沿橢圓軌道運行，從遠地點Q回到近地點P，不會自動進入同步

4、軌道。這種情況下衛(wèi)星在Q點受到的萬有引力大于以速率v3沿同步軌道運動所需要的向心力，因此衛(wèi)星做向心運動。為使衛(wèi)星進入同步軌道，在衛(wèi)星運動到Q點時必須再次啟動衛(wèi)星上的小火箭，短時間內使衛(wèi)星的速率由v3增加到v4，使它所需要的向心力增大到和該位置的萬有引力相等，這樣就能使衛(wèi)星進入同步軌道而做勻速圓周運動。結論是：要使衛(wèi)星由較低的圓軌道進入較高的圓軌道，即增大軌道半徑（增大軌道高度h），一定要給衛(wèi)星增加能量。四、練習題epq1如圖，地球赤道上山丘e，近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地球做勻速圓周運動。設e、p、q的圓周運動速率分別為v1、v2、v3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則

5、 Av1>v2>v3 Bv1<v2<v3 Ca1>a2>a3 Da1<a3<a22據報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的圓形工作軌道距月球表面分別約為200km和100km，運行速率分別為v1和v2。那么，v1和v2的比值為（月球半徑取1700km）A B C D 3我國成功實施了“神舟”七號載入航天飛行并實現了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠地點343千米處點火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是A飛船變軌前后的速度相等 B飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于超

6、重狀態(tài) C飛船在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度 D飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度42009年2月11日，俄羅斯的“宇宙2251”衛(wèi)星和美國“銥33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞。這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件。碰撞過程中產生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境。假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運動的軌道都是圓，甲的運行速率比乙的大，則下列說法中正確的是 A甲的運行周期一定比乙的長 B甲距地面的高度一定比乙的高C甲的向心力一定比乙的小 D甲的加速度一定比乙的大5近地人造衛(wèi)星1和2繞地球做勻速圓周運動的周期分別為T1和T2。設在衛(wèi)星l

7、、衛(wèi)星2各自所在的高度上的重力加速度大小分別為g1、g2，則 A B C D lg(T/T0)lg(R/R0)O123123lg(T/T0)lg(R/R0)O123123lg(T/T0)lg(R/R0)O123123lg(T/T0)lg(R/R0)O1231236太陽系中的8大行星的軌道均可以近似看成圓軌道。下列4幅圖是用來描述這些行星運動所遵從的某一規(guī)律的圖象。圖中坐標系的橫軸是lg(T/T0)?？v軸是lg(R/R0)；這里T和R分別是行星繞太陽運行的周期和相應的圓軌道半徑，T0和R0分別是水星繞太陽的周期和相應的圓軌道半徑。下列4幅圖中正確的是 A B C D7我國“嫦娥一號”探月衛(wèi)星發(fā)射

8、后，先在“24小時軌道”上繞地球運行（即繞地球一圈需要24小時)；然后，經過兩次變軌依次到達“48小時軌道”和“72小時軌道”；最后奔向月球。如果按圓形軌道計算，并忽略衛(wèi)星質量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比， A衛(wèi)星速度增大，角速度減小 B衛(wèi)星速度增大，角速度增大 C衛(wèi)星速度減小，角速度增加 D衛(wèi)星速度減小，角速度減小 參考答案1 D 2C 3C 4D 5B 6B . 7D則先要治理好自己的國家；意欲治理好自己國家的人，則先要調整好自己的家庭；意欲調整好自己家庭的人，則先要修養(yǎng)好自身的品德；意欲修養(yǎng)好自身品德的人，則先要端正自己的心意；意欲端正自己心意的人，則先要使自己的意念真誠；意欲

9、使自己意念真城的人，則先要獲取知識；獲取知識的途徑則在于探究事理。探究事理后才能獲得正確認識，認識正確后才能意念真城，意念真誠后才能端正心意，心意端正后才能修養(yǎng)好品德，品德修養(yǎng)好后才能調整好家族，家族調整好后才能治理好國家，國家治理好后才能使天下大平。從天子到普通百姓，都要把修養(yǎng)品德作為根本。人的根本敗壞了，末節(jié)反倒能調理好，這是不可能的。正像我厚待他人，他人反而慢待我；我慢待他人，他人反而厚待我這樣的事情，還未曾有過。這就叫知道了根本，這就是認知的最高境界。所謂意念真城，就是說不要自己欺騙自己。就像厭惡難聞的氣味，喜愛好看的女子，這就是求得自己的心滿意足。所以君子在獨處時一定要慎重。小人在家

10、閑居時什么壞事都可以做出來。當他們看到君子后，才會遮掩躲閃，藏匿他們的不良行為，表面上裝作善良恭順。別人看到你，就像能見到你的五臟六腑那樣透徹，裝摸作樣會有什么好處呢？這就是所說的心里是什么樣的，會顯露在外表上。因此，君子在獨處的時候一定要慎重。曾子說：“一個人被眾人注視，被眾人指責，這是很可怕的?。∈钦f君子儀表的威嚴；“那文質彬彬的君子啊，令人難以忘記”，是說君子的品德完美，達到了最高境界的善，百姓自然不會忘記他。詩經上說：“哎呀，先前的賢王不會被人忘記?！焙笫谰?，尊前代賢王之所尊，親前代賢王之所親，后代百姓因先前賢王而享安樂，獲收益。這樣前代賢王雖過世而不會被人遺忘。尚書·周書

11、中的康誥篇上說：“能夠弘揚美德。”尚書·商書中的太甲篇中說：“思念上天的高尚品德?！鄙袝?#183;虞書中帝典篇中說：“能夠弘揚偉大的德行?！边@些都是說要自己發(fā)揚美德。商湯的盤銘上說：“如果一日洗刷干凈了，就應該天天洗凈，不間斷?！笨嫡a篇上說：“勸勉人們自新?！痹娊浬险f：“周朝雖是舊國，但文王承受天命是新的。”因此，君子處處都要追求至善的境界。詩經上說：“京城方圓千里，都為百姓居住。”詩經上說：“啁啾鳴叫的黃鶯，因為不能教育好自己家族的人反而能教育好一國之民，這是從來不會有的事情。所以，君子不出家門而能施教于國民。孝順，是侍奉君主的原則，尊兄，是侍奉長官的原則，仁慈，是控制民眾的原則

12、?？嫡a中說：“像愛護嬰兒那樣?！闭\心誠意去愛護，即便不合乎嬰兒的心意，也相差不遠。不曾有過先學養(yǎng)育孩子再出嫁的人呀！一家仁愛相親，一國就會仁愛成風；一家謙讓相敬，一國就會謙讓成風；一人貪婪暴戾，厭惡在我之后的人的所作所為，就不要用同樣的做法對待在我之前的人，厭惡在我右邊的人的所作所為，就不要用同樣的方法與我左側的人交往；厭惡在我左邊的人的所作所為，就不要用同樣的方法與我右側的人交往。這就是所說的模范作用。詩經上說：“快樂啊國君，你是百姓的父母?！卑傩障矏鄣乃拖矏?，百姓厭惡的他就厭惡，這就是所說的百姓的父母。詩經上說：“高高的南山啊，重巒疊嶂。喜歡人所厭惡的，厭惡人所喜歡的，這是違背了人性，災害必然會降臨到他的身上。因此，君子所有的高尚德行，一定要忠誠老實才能夠獲得，驕縱放肆便會失去。發(fā)財致富有這樣一條原則：生產財富的人要多，消耗財富的人要少；干得要快，用得要慢，這樣就可以永遠保持富足了。有德行的人會舍財修身，沒有德行的人會舍身求財。沒有居上位的人喜愛仁慈而下位的人不喜愛忠義的；沒有喜愛忠義而完不成自己事業(yè)的；沒有國庫里的財富最終不歸屬于國君的。孟獻子說：“擁有一車四馬的人，不應計較一雞一豬的財物；卿大夫家不飼養(yǎng)牛羊；擁有馬車百輛的人家