2024届高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力定律专题三天体运动突破专题课件

这是一份2024届高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力定律专题三天体运动突破专题课件，共22页。PPT课件主要包含了圆周运动的比较，图Z3-1，答案B，图Z3-2，说法正确的是，图Z3-3，答案A，图Z3-4，图Z3-5，角度关系等内容，欢迎下载使用。
突破 1 近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的比较1.同步卫星的六个“一定”.
2.近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为 7.9 km/s，运行周期约为 84 min.
3.近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速
【典题 1】(2022 年广东茂名二模)如图 Z3-1所示，a 为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b 为近地轨道卫星，c 为同步轨道卫星，d 为高空探测卫星.若 a、b、c、d 绕地球转动的方向相
同，且均可视为匀速圆周运动.则(
A.a 的加速度最大C.c 的周期最大
B.b 的线速度最大D.d 的角速度最大
解析：对 a 和 c，同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知 a 和 c 的角速度相同，根据 a＝ω2r 知，c 的向
半径小的线速度大，所以 b 的线速度最大，根据 v＝rω可知 c 的线
半径越大，周期越大，所以 d 的运动周期大于 b、c 的周期，c 的周期等于 a 的周期，故 d 的周期是最大的，角速度与周期成反比，则 d 的角速度最小，C、D 错误.
突破 2 卫星的变轨问题变轨原理及过程.(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上.如图 Z3-2 所示.(2)在 A 点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，
卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在 B 点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.
【典题 2】(2022 年广东广州开学考)2020 年 11 月，我国在海南文昌航天发射场，用“长征五号遥五”运载火箭成功将“嫦娥五号”探测器送入预定轨道.“嫦娥五号”在进入环月圆轨道前要进行两次“刹车”，如图 Z3-3 所示，第一次“刹车”是在 P 点让其进入环月大椭圆轨道，第二次是在 P 点让其进入环月轨道.下列
A.探测器在不同轨道上经过 P 点时所受万有引力相同B.探测器完成第二次“刹车”后，运行过程线速度保持不变C.探测器在环月轨道上运行周期比在大椭圆轨道上运行周期大D.探测器在环月轨道上运动的机械能比
在大椭圆轨道上运动的大
过 P 点时所受万有引力相同，A 正确.探测器完成第二次“刹车”后，做匀速圆周运动，运行过程线速度大小保持不变，方向不断变化，运行速度是变化的，B 错误.因为探测器在环月轨道上运行的轨道半径比在大椭圆轨道
道上运行周期比在大椭圆轨道上运行周期小，C 错误.探测器从大椭圆轨道进入环月轨道，做近心运动，需点火减速，即发动机做负功，机械能减小，在环月轨道上运动的机械能比在大椭圆轨道上运动的小，D 错误.
【考点突破】(2022 年广东广州模拟)2021 年 5月我国研制的“天问一号”火星探测器着陆火星，巡视器与环绕器分离.如图Z3-4为“天问一号”发射过程的简化示意图，虚线为卫星的椭圆转移轨道，将火星与地球绕太阳的运动简化为在同一平面、沿
同一方向的匀速圆周运动.下列说法正确的是(
A.“天问一号”的发射速度大于 7.9 km/s 小于 11.2 km/sB.“天问一号”在转移轨道上远日点的线速度小于地球绕太阳公转的线速度
C.火星公转的向心加速度大于地球公转的向心加速度D.“天问一号”从地球飞到火星轨道的时间为地球绕太阳公转周期的一半解析：“天问一号”要离开地球到达火星，所以它的发射速度大于 11.2 km/s 小于 16.7 km/s，A 错误.对火星和地球分析，可知都围绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有
径，则有 v火＜v地.而“天问一号”从转移轨道变到火星运行轨道，
则要在转移轨道上的远日点进行点火加速，做离心运动，则在转
移轨道远日点的速度 v远 小于 v火，所以综合分析有 v远＜v火＜v地，
转半径大于地球公转半径，则火星公转的向心加速度小于地球公
问一号”椭圆轨道半长轴大于地球轨道半径，“天问一号”从地球飞到火星轨道的时间大于地球绕太阳公转周期的一半，D 错误.
突破 3 天体的追及问题“天体相遇”，指两天体相距最近.若两环绕天体的运转轨道在同一平面内，则两环绕天体与中心天体在同一直线上，且位于中心天体的同侧(或异侧)时相距最近(或最远)，类似于在田径场赛道上的循环长跑比赛，跑得快的每隔一段时间多跑一圈追上并超过跑得慢的，如
图 Z3-5 所示.解决这类问题有两种常用方法：
设天体 1(离中心近些)与天体 2 某时刻相距最近，如果经过时间 t，两天体与中心连线半径转过的角度之差(或和)等于 2π的整数倍，则两天体又相距最近，即ω1t－ω2t＝2nπ(n＝1，2，3，…)(同向)或ω1t＋ω2t＝2nπ(n＝1，2，3，…)(反向)；如果经过时间 t′，两天体与中心连线半径转过的角度之差(或和)等于π的奇数倍，则两天体又相距最远，即ω1t′－ω2t′＝(2n－1)π(n＝1，2，3，…)(同向)或ω1t′＋ω2t′＝(2n－1)π(n＝1，2，3，…)(反向).
【典题 3】如图 Z3-6 所示，有 A、B 两颗行星绕同一颗质量为 M 的恒星做圆周运动，旋转方向相同，A 行星的周期为 T1，B行星的周期为 T2，在某一时刻两行星相距最近，则：
(1)经过多长时间，两行星再次相距最近？(2)经过多长时间，两行星第一次相距最远？
解：A、B 两颗行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，
一周时，B 还没有运动完一周，但是要它们相距最近，只有 A、B两行星和恒星的连线再次在一条直线上，且 A、B 在恒星的同侧，从角度上看，在相同时间内，A 比 B 多转了 2π.如果 A、B 在恒星的两侧，则它们相距最远，从角度上看，在相同时间内，A 比 B多转了π.