高中高考物理天体运动类高考题解策略Word下载.docx
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解析:
哈勃望远镜和地球同步卫星都绕地球做圆周运动。
根据开普勒第三定律可得知
r望=7.0*106mr同=4.24*107m
T月=24小时。
因此可以得到T望=1.6小时故选项b正确
类型二:
考察宇宙速度类
宙速度。
它是发射卫星的最小速度,是地球周围所有卫星的最大环绕速度,脱离
地球万有引力而不再绕地球运动的速度叫做第二宇宙速度v16.7km/s
例2:
(2008年高考广东卷)下图是"
嫦娥一号奔月"
示意图,卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨,进入地月转移轨道,最终被月球引力捕获,成为绕月卫星,并开展对月球的探测.下列说法正确的是()
A.发射"
嫦娥一号"
的速度必须达到第三宇宙速度
B.在绕月圆轨道上,卫星的周期与卫星质量有关
C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比
D.在绕月圆轨道上,卫星受地球的引力大于受月球的引力
第三宇宙速度是指卫星脱离太阳引力,进入天空的最小速度;
在绕月
轨道上由万有引力提供向心力知F万=GM2mmr(—)2。
卫星受到月球的万有引
rT
力与她到月球中心的距离平方成反比。
卫星的质量m会约掉,所以卫星的周期与卫星的质量无关;
在绕月轨道上,卫星的加速度指向月球球心,由牛顿第二定律知月球对卫星的吸引力大于地球对卫星的吸引力,故选项C正确。
类型三:
人造卫星及同步卫星的运行规律类
GM1
maa2a2rr
mg9^巴(近地时)GMgR地(黄金代换)
R地
同步卫星具有五个确定的特征
1>周期确定:
T24h
2>轨道平面确定:
所有地球同步卫星的轨道平面都在赤道平面内
3>运行速度确定:
做圆周运动v3.1km/s
4>运行高度确定:
离地高度为36000km
5>在轨道上位置确定:
每个地球同步卫星确定在世界组织规定的位置上
例3:
(2009年高考安徽卷)2009年2月11日,俄罗斯的"
宇宙一2251"
卫星
和美国"
铱一33"
卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞.这是历史上首次发
生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境假定有甲,乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,则下列说法中正确的是()
A.甲的运行周期一定比乙的长
B.甲距地面的高度一定比乙的高
C.甲的向心力一定比乙的小
D.
本题考查人造卫星和圆周运动的知识。
由
GM
可知甲的速度大
甲的加速度一定比乙的大
甲碎片的轨道半径小,故选项B错误。
由公式T2.R可知甲的周期小,故
\GM
A选项错误,由于两碎片的质量未知,无法判断向心力的大小,故C选项错误。
碎片的加速度指引力加速度,由GM2mma知a卑知道甲的加速度比乙大,
R2R2
故选项D正确。
例4:
(2008年高考山东卷)据报道我国数据中继“卫星天链一号”01星于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经77°
赤道上空的同步轨道。
关于成功定点后的天链一号
01星,下列说法正确的是()
A.运行速度大于7.9km/s
B•离地面高度一定,相对地面静止
C•绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
7.9km/s是人造卫星的第一宇宙速速,是近地卫星的运转速度,也是人
造卫星的最大运行速度,所以同步卫星的运行速度小于7.9km/s。
A选项错误;
根据同步卫星的特点可知到其运行时轨道高度一定,相对地面静止,因此B选项
正确;
同步卫星运行周期(1天)比月球运行的周期(约28天)小,所以同步卫星的角速度比月球的大,C选项正确。
地球赤道上的物体和同步卫星的角速度
相同,但半径不同,根据a2r知卫星的向心加速度大,故D选项错误。
类型四:
卫星变轨类
人造卫星在轨道变换时,有卫星主动原因也有其他原因(如受到阻力)速度
发生变化导致万有引力与向心力相等关系被破坏,继而发生向心运动或离心运动,发生变轨。
例5:
(1998年高考上海卷)发射地球同步卫星时先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火使其沿椭圆轨道2运行。
最后再点火。
将卫星送入轨道3,轨道1、2相切于Q点。
轨道2、3相切于P点。
如图所示,贝U当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确
的是()
A、卫星在轨道3上的速度大于在轨道1上的速度
B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C、卫星在轨道1上经过Q点的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D卫星在轨道3上经过P点的加速度大于它在轨道2上经过P点时的加速度
可看作是匀速圆周运动,由GMm
r
mrv2可知v
即轨道半径越大,卫星在
地球对卫星的万有引力提供向心力,卫星在轨道1和轨道3上的运动均
轨道上运行的速度越小故A选项错误。
vr*3轨道半径越大,卫星咋
轨道上运行的角速度就越小,故B选项正确;
由GM2mma向知a向孚a向的rr
大小与r2成反比。
在P点时无论是轨道2还是轨道3运行,到地心的距离相等,
因此加速度相等。
在Q点时轨道1和轨道2离地心的距离相等。
因此加速度相等,故选项C错误。
'
/nifin
■
例6:
(2010年高考江苏卷)2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道I进入椭圆轨道U,B为轨道U上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有()
A、在轨道U上经过A的速度小于经过B的速度
B在轨道U上经过A的动能小于在轨道I上经过A的动能
C在轨道U上运动的周期小于在轨道I上运动的周期
D在轨道U上经过A的加速度小于在轨道I上经过A的加速度
本题考查天体运动的能量、周期、角速度等。
航天飞机轨道U上运动时机械能守恒,A点比B点的势能大动能小,故选项A正确。
航天飞机在轨道轨道
U上过A点做向心运动,显然速度小于轨道I上A点的速度,故选项B正确。
对于航天飞机,轨道半径越大其周期越大,故选项C正确。
由万有引力定律和牛顿第二定律知,航天飞机在两轨道的同一点A加速度相同,故选项D错误。
类型五:
双星运动类
在天体运动中,将两个彼此距离接近行星称为双星,由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变。
星体在万有引力提供向心力的情况下做圆周运动,故两类做匀速圆周运动的向心力大小相等(为两者之间的万有引力),角速度相同(即周期相同)。
由Fmr2mv知。
两者运行的轨道半径及线速度大小与
质量成反比。
例7:
(2006年高考天津卷)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。
天文学家观测河外星
系麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成,两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做
匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示。
引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期。
(1)可见得A所受暗星B的引力FA可等效为位于0点处质量为m/的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为ml、m2试求m/的(用mlm2表示)
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量ml之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ml的两倍,它将有可能成为黑洞。
若可见星A的速率v2.7105m/s,运行周期T4.7104s,质量
6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?
S图1E,r
112230
(G6.6710Nm/kg,m$2.010kg)
B做匀速圆
(1)设A、B的圆轨道半径分别为r,、r2,由题意知,A、
由万有引力定律有
Gm1m2
2
将1式代入Fa
mim2
2~2
(gm2)r1
FaFb
Gm^m'
2~
「1
m2
代入数据得2——23.5ms
(6msm2)
设m2nms(n0)将其代入6式得
圆轨道,轨道高度200km,运用周期127分钟。
若还知道引力常量和月球平均
半径,仅利用以上条件不能求出的是()
A.月球表面的重力加速度
B.月球对卫星的吸引力
C.卫星绕月球运行的速度
D.卫星绕月运行的加速度
32
由mg二GMj得g=又因由前两式可以得到g=(R?
4^由于
RRRT
不知道卫星的质量,因此不能求出月球对卫星的吸引力。
卫星绕月球运行的线速
度v=—(Rh)
T
42
加速度a=〒(Rh)因此可知重力加速度、线速度以及绕月加速度都是已知
量,故选项B是不能求出的物理量。
例9:
(2007年高考江苏卷)假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天
体之间距离都缩小到原来的一半,地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动,则下
列物理量变化正确的是()
地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半
地球质量m=r*R3太阳质量M=2'
&
3有万有引力定律。
33
GMm
2~-r
42r
——。
当天体直径和距离r缩小一半时,T不变故C选项正确,
43
G24R,3
23
D选项错误
例10:
(2010年高考浙江卷)宇宙飞船以周期为T绕地地球作圆周运动时,
由于地球遮挡阳光,会经历“日全食”过程,如图所示。
已知地球的半径为R,
员在A点测出的张角为,则
A.飞船绕地球运动的线速度为
2RTsin(
B.一天内飞船经历“日全食”的次数为
To
C.飞船每次“日全食”过程的时间为
D.飞船周期为T
sin—'
GMsin—
2I2
从图中可以看出飞船做圆周运动的半
飞船绕地球运动的线速度为
sin
2r2R
v,A选项正确;
一天内
TTsin—
n—
飞船经历日全食的次数即飞船绕地球运转的圈数T故选项B错误;
飞船在图
中CDEF之间的区域内发生日全食,由几何关系知,图中弧DF所对的圆心角
所以发生日全食的时间tTT,故C选项错误;
根据G啤m(—)2r得
22rT
飞船的周期T2—RR所以D选项正确。
综上所诉不难看
sin(/2^GMsin(/2)
出解决天体运动的问题,首先弄清基本的物理现象,找到题中所给出的已知量,再
根据F万=GM2mmgRmmr2mr(—)2mg轨m弟进行等量代换求出
题中所给的未知量,从而解决物理问题