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新高考物理一轮复习考点精讲精练第25讲 卫星变轨 发射、回收、空间站对接及其能量问题(2份打包,原卷版+解析版)
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这是一份新高考物理一轮复习考点精讲精练第25讲 卫星变轨 发射、回收、空间站对接及其能量问题(2份打包,原卷版+解析版),文件包含新高考物理一轮复习考点精讲精练第25讲卫星变轨发射回收空间站对接及其能量问题原卷版doc、新高考物理一轮复习考点精讲精练第25讲卫星变轨发射回收空间站对接及其能量问题解析版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共31页, 欢迎下载使用。
1.(全国高考)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比,( )
A.卫星动能增大,引力势能减小
B.卫星动能增大,引力势能增大
C.卫星动能减小,引力势能减小
D.卫星动能减小,引力势能增大
一.知识回顾
1.卫星变轨的基本原理
当卫星开启发动机,或者受空气阻力作用时,万有引力不再等于卫星所需向心力,卫星的轨道将发生变化。如图所示。
(1)当卫星的速度增加时,Geq \f(Mm,r2)meq \f(v2,r),即万有引力大于所需要的向心力,卫星将做近心运动,脱离原来的圆轨道,如果速度减小很缓慢,卫星每转一周均可看成做匀速圆周运动,经过一段时间,轨道半径变小,当卫星进入新的轨道运行时,由v= eq \r(\f(GM,r))可知其运行速度比在原轨道时大。例如,人造卫星受到高空稀薄大气的摩擦力,轨道高度不断降低。
2.卫星的发射与回收原理
卫星轨道的突变:由于技术上的需要,有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上的发动机,使飞行器轨道发生突变,使其进入预定的轨道。如图所示,发射同步卫星时,可以分多过程完成:
(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ,使其绕地球做匀速圆周运动,速率为v1。
(2)变轨时在P点点火加速,短时间内将速率由v1增加到v2,这时eq \f(GMm,r2)meq \f(v2,r),变轨到低轨道,最后在椭圆轨道的近地点处返回地面。发射或回收示意图如下:
空间站对接示意图如下:
3.卫星变轨时三类物理量的定性比较
(1)速度:设卫星在圆轨道Ⅰ、Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v4,在轨道Ⅱ上过P、Q点时的速率分别为v2、v3,在P点加速,则v2>v1;在Q点加速,则v4>v3。又因v1>v4,故有v2>v1>v4>v3。
(2)加速度:因为在P点不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过,P点到地心的距离都相同,卫星的加速度都相同,设为aP。同理,在Q点加速度也相同,设为aQ。又因Q点到地心的距离大于P点到地心的距离,所以aQ
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