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2023高考物理二轮总复习 专题微课1-3 天体运动中的三大热点问题 课件PPT
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这是一份2023高考物理二轮总复习 专题微课1-3 天体运动中的三大热点问题 课件PPT，共45页。PPT课件主要包含了答案AC，答案BC，搞清三种运动情境，答案C，答案B，答案CD，答案AD，答案D，答案BD等内容，欢迎下载使用。
因“不理解变轨条件”而导致解题失误3．(2021·天津等级考)2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下中国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器 ( )A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大
防误点：探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，做近心运动，应减速而不是加速。解析：天问一号探测器在轨道Ⅱ上做变速圆周运动，受力不平衡，选项A错误；根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅰ的半长轴大于轨道Ⅱ的半长轴，故在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时长，选项B错误；天问一号探测器从轨道Ⅰ进入Ⅱ，做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点点火减速，选项C错误；沿轨道Ⅰ向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，选项D正确。答案：D
因“混淆‘三体’各自的运动特点”导致解题失误4．(多选)如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列关系正确的是 ( ) A．物体A随地球自转的线速度小于卫星B的线速度B．卫星B的角速度小于卫星C的角速度C．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期D．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度
故B错误；A的周期等于地球的自转周期，C为地球的同步卫星，则C的周期与地球的自转周期相等，所以物体A随地球自转的周期等于卫星C的周期，故C错误；因为A、C的角速度相同，C的轨道半径大于A的轨道半径，根据a＝rω2可知，C的向心加速度大于A的向心加速度，故D正确。答案：AD
加强点(一) 卫星运动参量的比较 [科学思维]1．人造卫星运动规律分析
[素养训练]1．(2021·海南高考)2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400 km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36 000 km。则该核心舱的( )A．角速度比地球同步卫星的小B．周期比地球同步卫星的长C．向心加速度比地球同步卫星的大D．线速度比地球同步卫星的小
2．(2022·天津实验中学三模)关于地球赤道上空运行的同步卫星，下列说法中正确的是 ( )A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度B．该卫星在轨道上运行一周需要的时间就是地球自转一周的时间C．该卫星内的仪器处于失重状态，所受地球引力等于零D．该卫星离地面的距离可能是地球半径的2倍
3．(2022·湖南高考)(多选)如图，火星与地球近似在同一平面内绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是 ( )
加强点(二) 卫星的变轨与对接问题类型1 卫星变轨问题卫星变轨前后各物理量的比较：人造卫星的发射过程要经过多次变轨，过程简图如图所示。(1)两个不同轨道的“切点”处线速度v不相等。图中vⅢB>vⅡB，vⅡA>vⅠA。(2)两个不同圆轨道上线速度v大小不相等。轨道半径越大，v越小，图中vⅠ>vⅢ。
[例1] (2022·浙江1月选考)“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号 ( )A．发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B．从P点转移到Q点的时间小于6个月C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
[解析] 因“天问一号”要挣脱地球引力束缚，变轨到绕太阳转动，则发射速度要大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，即发射速度介于11.2 km/s与16.7 km/s 之间，A错误；由P点转移到Q点的转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则其周期大于地球公转周期(12个月)，则从P点转移到Q点的时间为转移轨道周期的一半，应大于6个月，B错误；因“天问一号”在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，则由开普勒第三定律可知在停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，C正确；从P点变轨时，要增大速度，此后做离心运动，速度减小，在地火转移轨道Q点运动的速度小于地球绕太阳的速度，D错误。[答案] C
[针对训练]1．(多选)将新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱的组合体送入预定太空轨道的过程简化如图所示，轨道A为近地轨道，轨道C为预定轨道。轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，下列说法正确的是 ( )A．组合体在轨道B上经过P点时的速度大于地球的第一宇宙速度B．组合体在轨道B上经过P点时的加速度大于在轨道A上经过P点时的加速度C．组合体从轨道B进入轨道C需要在Q点减速D．组合体在轨道B上由P点到Q点的过程中机械能守恒
类型2 飞行器的对接问题飞形器的两种对接模式：(1)如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接。(2)同一轨道上飞船与空间站对接：如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度。
[针对训练]2．如图所示为我国发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室交会对接示意图，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道(可视为圆轨道)运行。已知对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下列说法正确的是( )A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B．如不加干预，在运行一段时间后，组合体的速率会增加C．先让“天舟一号”进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接D．航天员在“私人睡眠站”中睡觉时处于平衡状态
[针对训练]1．(多选)由中国科学家主导的一项研究表明，双中子星合并的产物是磁星，相关论文在线发表在《自然》杂志。假设甲、乙两中子星均绕其连线上的某点O做圆周运动，两中子星的密度相同且甲中子星的质量大于乙中子星的质量，它们中心之间的距离在缓慢减小。不考虑其他星体的影响，则下列说法中正确的是 ( )A．同一时刻甲、乙两中子星的向心加速度大小相等B．同一时刻甲、乙两中子星的动量大小相等C．甲、乙两中子星表面的重力加速度大小相等D．甲、乙两中子星做圆周运动的周期在减小
类型2 多星系统模型 1．向心力：由其他星体对它的万有引力的合力提供。2．对称性：位置的对称、受力的对称。3．同步性：周期、角速度相等。4．常见的位置布局：
[例2] (多选)宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量也相同。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示。设这三个星体的质量均为m，且两种系统中各星间的距离已在图甲、乙中标出，引力常量为G，则下列说法中正确的是 ( )
“微课精练”见“微课精练（三）” (单击进入电子文档)
因“不理解变轨条件”而导致解题失误3．(2021·天津等级考)2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下中国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器 ( )A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大
防误点：探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，做近心运动，应减速而不是加速。解析：天问一号探测器在轨道Ⅱ上做变速圆周运动，受力不平衡，选项A错误；根据开普勒第三定律可知，轨道Ⅰ的半长轴大于轨道Ⅱ的半长轴，故在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时长，选项B错误；天问一号探测器从轨道Ⅰ进入Ⅱ，做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，故要在P点点火减速，选项C错误；沿轨道Ⅰ向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，选项D正确。答案：D
因“混淆‘三体’各自的运动特点”导致解题失误4．(多选)如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列关系正确的是 ( ) A．物体A随地球自转的线速度小于卫星B的线速度B．卫星B的角速度小于卫星C的角速度C．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期D．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度
故B错误；A的周期等于地球的自转周期，C为地球的同步卫星，则C的周期与地球的自转周期相等，所以物体A随地球自转的周期等于卫星C的周期，故C错误；因为A、C的角速度相同，C的轨道半径大于A的轨道半径，根据a＝rω2可知，C的向心加速度大于A的向心加速度，故D正确。答案：AD
加强点(一) 卫星运动参量的比较 [科学思维]1．人造卫星运动规律分析
[素养训练]1．(2021·海南高考)2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400 km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36 000 km。则该核心舱的( )A．角速度比地球同步卫星的小B．周期比地球同步卫星的长C．向心加速度比地球同步卫星的大D．线速度比地球同步卫星的小
2．(2022·天津实验中学三模)关于地球赤道上空运行的同步卫星，下列说法中正确的是 ( )A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度B．该卫星在轨道上运行一周需要的时间就是地球自转一周的时间C．该卫星内的仪器处于失重状态，所受地球引力等于零D．该卫星离地面的距离可能是地球半径的2倍
3．(2022·湖南高考)(多选)如图，火星与地球近似在同一平面内绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是 ( )
加强点(二) 卫星的变轨与对接问题类型1 卫星变轨问题卫星变轨前后各物理量的比较：人造卫星的发射过程要经过多次变轨，过程简图如图所示。(1)两个不同轨道的“切点”处线速度v不相等。图中vⅢB>vⅡB，vⅡA>vⅠA。(2)两个不同圆轨道上线速度v大小不相等。轨道半径越大，v越小，图中vⅠ>vⅢ。
[例1] (2022·浙江1月选考)“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号 ( )A．发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B．从P点转移到Q点的时间小于6个月C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
[解析] 因“天问一号”要挣脱地球引力束缚，变轨到绕太阳转动，则发射速度要大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度，即发射速度介于11.2 km/s与16.7 km/s 之间，A错误；由P点转移到Q点的转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径，则其周期大于地球公转周期(12个月)，则从P点转移到Q点的时间为转移轨道周期的一半，应大于6个月，B错误；因“天问一号”在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，则由开普勒第三定律可知在停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，C正确；从P点变轨时，要增大速度，此后做离心运动，速度减小，在地火转移轨道Q点运动的速度小于地球绕太阳的速度，D错误。[答案] C
[针对训练]1．(多选)将新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱的组合体送入预定太空轨道的过程简化如图所示，轨道A为近地轨道，轨道C为预定轨道。轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，下列说法正确的是 ( )A．组合体在轨道B上经过P点时的速度大于地球的第一宇宙速度B．组合体在轨道B上经过P点时的加速度大于在轨道A上经过P点时的加速度C．组合体从轨道B进入轨道C需要在Q点减速D．组合体在轨道B上由P点到Q点的过程中机械能守恒
类型2 飞行器的对接问题飞形器的两种对接模式：(1)如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接。(2)同一轨道上飞船与空间站对接：如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度。
[针对训练]2．如图所示为我国发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室交会对接示意图，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道(可视为圆轨道)运行。已知对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下列说法正确的是( )A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B．如不加干预，在运行一段时间后，组合体的速率会增加C．先让“天舟一号”进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接D．航天员在“私人睡眠站”中睡觉时处于平衡状态
[针对训练]1．(多选)由中国科学家主导的一项研究表明，双中子星合并的产物是磁星，相关论文在线发表在《自然》杂志。假设甲、乙两中子星均绕其连线上的某点O做圆周运动，两中子星的密度相同且甲中子星的质量大于乙中子星的质量，它们中心之间的距离在缓慢减小。不考虑其他星体的影响，则下列说法中正确的是 ( )A．同一时刻甲、乙两中子星的向心加速度大小相等B．同一时刻甲、乙两中子星的动量大小相等C．甲、乙两中子星表面的重力加速度大小相等D．甲、乙两中子星做圆周运动的周期在减小
类型2 多星系统模型 1．向心力：由其他星体对它的万有引力的合力提供。2．对称性：位置的对称、受力的对称。3．同步性：周期、角速度相等。4．常见的位置布局：
[例2] (多选)宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量也相同。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示。设这三个星体的质量均为m，且两种系统中各星间的距离已在图甲、乙中标出，引力常量为G，则下列说法中正确的是 ( )
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