高中物理滬科2模塊要點回眸 第32點 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第32點衛(wèi)星軌道調(diào)整的原理剖析1．人造衛(wèi)星沿圓軌道和橢圓軌道運行的條件當(dāng)衛(wèi)星與火箭分離時，設(shè)衛(wèi)星的速度為v(此即為發(fā)射速度），衛(wèi)星距離地心為r，并設(shè)此時速度與萬有引力垂直(通過地面控制可以實現(xiàn))，如圖1所示，則萬有引力F＝Geq\f（Mm，r2），若衛(wèi)星以速度v繞地球做圓周運動，則所需要的向心力為：F向＝meq\f（v2,r)。圖1（1)當(dāng)F＝F向時，衛(wèi)星將做圓周運動．若此時剛好是離地面最近的軌道，則可求出此時的發(fā)射速度v＝7。9km/s。(2)當(dāng)F〈F向時，衛(wèi)星將做離心運動，沿橢圓軌道運動．(3）當(dāng)F〉F向時，衛(wèi)星在引力作用下，向地心做橢圓運動，若此時發(fā)生在最近軌道，則v〈7。9km/s，衛(wèi)星將墜入大氣層燒毀．因此，星、箭分離時的速度是決定衛(wèi)星運行軌道的主要條件．2．人造衛(wèi)星的軌道調(diào)整如圖2所示，以衛(wèi)星從近地圓軌道Ⅰ變軌到遠地圓軌道Ⅲ為例加以分析．圖2在圓軌道Ⅰ穩(wěn)定運行時滿足FA＝meq\f(v\o\al(2,A)，rA)（FA為衛(wèi)星在A點受到的地球引力，rA為A到地心的距離）．若在A點提高速度（衛(wèi)星自帶推進器可完成這個任務(wù)）為vA′會有FA<meq\f(vA′2，rA)，則衛(wèi)星做離心運動，將在橢圓軌道Ⅱ上運動，若不再通過推進器改變速度,則會一直在橢圓軌道Ⅱ上運動．當(dāng)衛(wèi)星到達B點時有FB>meq\f(v\o\al（2,B）,rB）.若要使衛(wèi)星在圓軌道Ⅲ上運行，則必須在B點再次提速．由此可以看出,衛(wèi)星由低軌道變到高軌道必須在適當(dāng)?shù)奈恢锰崴?，同理，由高軌道變到低軌道必須在適當(dāng)?shù)奈恢脺p速．對點例題如圖3為我國某衛(wèi)星返回地面的過程，衛(wèi)星在A點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點．關(guān)于衛(wèi)星的運動，下列說法中正確的有()圖3A．在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度大于經(jīng)過B的速度B．在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度大于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的速度C．在軌道Ⅱ上運動的周期小于在軌道Ⅰ上運動的周期D．在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的向心加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的向心加速度解題指導(dǎo)衛(wèi)星在橢圓軌道上運動，距地球越近，速度越大，A錯誤．衛(wèi)星在軌道Ⅰ經(jīng)A點時減速才能過渡到軌道Ⅱ，所以在軌道Ⅰ上經(jīng)過A點的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的速度，B錯誤．由開普勒第三定律知，衛(wèi)星在軌道Ⅱ上的周期小于在軌道Ⅰ上的，C正確．由萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心加速度eq\f（GMm，r2)＝ma知，向心加速度僅與間距有關(guān)，D錯誤．答案C我國某同步衛(wèi)星在發(fā)射過程中經(jīng)過四次變軌進入同步軌道．如圖4為第四次變軌的示意圖，衛(wèi)星先沿橢圓軌道Ⅰ飛行，后在遠地點P處實現(xiàn)變軌，由橢圓軌道Ⅰ進入同步軌道Ⅱ，則該衛(wèi)星()圖4A．在軌道Ⅱ上的周期比地球自轉(zhuǎn)周期大B．在軌道Ⅱ上的加速度比在軌道Ⅰ上任意一點的加速度大C．在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點的速度比在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點的速度小D．在軌道Ⅱ上的速度比在軌道Ⅰ上任意一點的速度大答案精析模塊要點回眸——精講·精析·精練33點第32點衛(wèi)星軌道調(diào)整的原理剖析精練C

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