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带例题弄明白天体运动和万有引力

2018高考物理MOOK

作者:杜立明


二轮复习 VOL.27


一、知识谱系


二、应用万有引力定律解题的一般方法


三、常见题型和处理方法


(一)  万有引力与重力


 (二)   天体质量和密度的求法(两条基本思路的应用)


(三)  人造卫星轨道问题

2.同步卫星轨道和周期特点

(1)周期一定

 (2)运行方向一定

 (3)角速度一定

 (4)轨道高度固定不变

 (5)向心加速度一定

 (6)环绕速率一定

 (7)轨道平面一定


(四)  变轨问题

 (1)当v增大时,所需向心力增大,卫星将做离心运动,脱离原来的圆轨道,轨道半径变大,但卫星一旦进入新的轨道运行,与原轨道相比运行速度要减小,但重力势能、机械能均增加.

(2)当v减小时,所需向心力减小,卫星将做近心运动,同样会脱离原来的圆轨道,轨道半径变小,但卫星一旦进入新的轨道运行,与原轨道相比运行速度将增大,但重力势能、机械能均减小.


(五)  双星问题


 (六)  天体的追及问题


距最远时满足两星运行的角度差等于π的奇数倍.在处理有关地球表面赤道上物体的追及问题时,要根据地球上物体与同步卫星角速度相同的特点进行判断.


四、例题

 例题1   

据报道,2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星,包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星,以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测.设海陆雷达卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是海洋动力环境卫星的n倍,下列说法正确的是(  )

A.在相等的时间内,海陆雷达卫星与地心的连线扫过的面积和海洋动力环境卫星与地心的连线扫过的面积相等

B.在相等的时间内,海陆雷达卫星与地心的连线扫过的面积和海洋动力环境卫星与地心的连线扫

 例题2   

 例题3   

“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星,它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源,延长卫星的使用寿命.假设“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一,其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,下列说法正确的是(  )

A.“轨道康复者”的线速度是地球同步卫星线速度的5倍

B.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍

C.站在赤道上的人用仪器观察到“轨道康复者”向东运动

D.“轨道康复者”可在原轨道上加速,以实现对更低轨道上卫星的“拯救”

【答案】BC 

为地球同步卫星轨道半径的五分之一,所以“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍,故B正确.因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的周期,即小于地球自转的周期,所以“轨道康复者”的角速度大于地球自转的角速度,站在赤道上的人用仪器观察到“轨道康复者”向东运动,故C正确.“轨道康复者”要在原轨道上减速,做近心运动,才能“拯救”更低轨道上的卫星,故D错误.

 例题4   

 例题5   

由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年7月正式启动.计划从2016年到2035年分四阶段进行,将向太空发射三颗卫星探测引力波.在目前讨论的初步概念中,“天琴”将采用三颗相同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列,地球恰处于三角形中心,卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行,针对确定的引力波源进行探测,这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴,故命名为“天琴计划”.则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是(  )

A.三颗卫星一定是地球同步卫星

B.三颗卫星具有大小相等的加速度

C.三颗卫星的线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度

D.若知道引力常量G及三颗卫星绕地球运转的周期T,可估算出地球的密度

【答案】B 

 例题6   

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来自:清风明月诗  > 高中物理
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