2020年高考物理常考题型解析：天体运动的“四类热点”问题

专题 10 天体运动的“四类热点”问题 考点一 ：近地卫星、同步卫星和赤道上物体的运行问题 同步卫星的六个“一定” 考点二　卫星变轨问题 1.运用发动机变轨 发动机对卫星加速,卫星的速度突然增加,万有引力不足以提供向心力,即 G m ,将导致卫星做近心运动,距地面的高度逐渐变小. 3.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: 2 Mm r 2v r 2 Mm r 2v r(1)先将卫星发送到近地轨道Ⅰ. (2)使其绕地球做匀速圆周运动,速率为 v1,变轨时在 P 点点火加速,短时间内将速率由 v1 增加到 v2,使卫星进 入椭圆形的转移轨道Ⅱ. (3)卫星运行到远地点 Q 时的速率为 v3,此时进行第二次点火加速,在短时间内将速率由 v3 增加到 v4,使卫星 进入同步轨道Ⅲ,绕地球做匀速圆周运动. 考点三：双星或多星模型 1 .宇宙双星问题 (1)两星的角速度、周期都相同,即 T1=T2,ω1=ω2. (2)两星做匀速圆周运动的向心力相等,都等于两者之间的万有引力,即 =m1 r1, =m2 r2. (3)两星之间的距离不变,且两星的轨道半径之和等于两星之间的距离,即 r1+r2=L. 宇宙三星、四星问题 首先明确多星系统中各星体的位置及周期关系,再分析各星做匀速圆周运动的向心力的来源和轨道半径. 3.分析思路 1 2 2 Gm m L 2 1 ω 1 2 2 Gm m L 2 2 ω考点四：天体的追及相遇问题  1.相距最近：  两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从 运动关系上，两卫星运 动关系应满足(ωA－ωB)t＝2 .学科%网 2.相距最远：  当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(ωA－ ωB)t′＝ .  ★考点一：近地卫星、同步卫星和赤道上物体的运行问题 ◆典例一（2019 全国理综 III 卷 15）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心 加速度大小分别为 a 金、a 地、a 火，它们沿轨道运行的速率分别为 v 金、v 地、v 火。已知它们的轨道半径 R 金 a 火 B．a 火>a 地>a 金　　　　　　　C．v 地>v 火>v 金 D．v 火>v 地>v 金 【答案】A 【解析】由 G =ma，解得 a= , 已知它们的轨道半径 R 金a 火， 选项 A 正确 B 错误；由 G =m ，解得 v= , 已知它们的轨道半径 R 金a1 C．a3>a1>a2 D．a1>a2>a3 【答案】D 【解析】由于“东方红二号”卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上物体的角速度相等，由 a＝ω2r 可知，由 于 r2>r3，则 a2>a3；由万有引力定律有 GMm r2 ＝ma，由于 r1