1、专题突破天体运动中的“三大难点”突破一近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题如图1所示，a为近地卫星，半径为r1；b为地球同步卫星，半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为r3。图1近地卫星(r1、1、v1、a1)同步卫星(r2、2、v2、a2)赤道上随地球自转的物体(r3、3、v3、a3)向心力万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r2r3r1角速度由m2r得，故12同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，故23123线速度由得v，故v1v2由vr得v2v3v1v2v3向心加速度由ma得a，故a1a2由a2r得a2a3a1a2a3【例1】(2019青海西宁三校联考)如图2所示，a为
2、放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是()图2A.b卫星转动线速度大于7.9 km/sB.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aaabacC.a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为TcTbTaD.在b、c中，b的速度大解析b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，根据万有引力定律有Gm，解得v，代入数据得v7.9 km/s，故A错误；地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ac，根据ar2知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据a得b
3、的向心加速度大于c的向心加速度，即abacaa，故B错误；卫星c为同步卫星，所以TaTc，根据T2得c的周期大于b的周期，即TaTcTb，故C错误；在b、c中，根据v，可知b的速度比c的速度大，故D正确。答案D1.(2019广州市高三调研)如图3，已知现在地球的一颗同步通讯卫星信号最多覆盖地球赤道上的经度范围为2。假设地球的自转周期变大，周期变大后的一颗地球同步通讯卫星信号最多覆盖的赤道经度范围为2，则前后两次同步卫星的运行周期之比为()图3A. B.C. D.解析同步卫星绕地球做圆周运动时万有引力提供向心力，由关系式可得，周期T2，则，如图所示连接卫星和圆心O，由三角函数可得rcos R，类
4、似的rcos R，则，解得，A正确。答案A2.(多选)(2018河北衡水中学调研)如图4所示，卫星1为地球同步卫星，卫星2是周期为3 h的极地卫星，只考虑地球引力，不考虑其他作用的影响，卫星1和卫星2均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运动过程中卫星1和卫星2有时可处于地球赤道上某一点的正上方。下列说法中正确的是()图4A.卫星1和卫星2的向心加速度之比为116B.卫星1和卫星2的线速度之比为21C.卫星1和卫星2同处在地球赤道的某一点正上方的周期为24 hD.卫星1和卫星2同处在地球赤道的某一点正上方的周期为3 h解析由万有引力提供向心力有Gm()2r得出r，卫星1和卫星2的周期之比
5、为81，则轨道半径之比为41，由Gma得出a，可知向心加速度之比为116，A正确；根据Gm得出v，可知线速度之比为12，B错误；两卫星从赤道处正上方某点开始计时，卫星1转8圈时，卫星2刚好转一圈在该点的正上方，C正确，D错误。答案AC突破二卫星(航天器)的变轨及对接问题考向卫星的变轨、对接问题1.卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图5所示。图5(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 上。(2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道。2.对接航
6、天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。【例2】我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()图6A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后
7、飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项A错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空间实验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项D错误。答案C考向变轨前、后各物理量的比较1.航天器变轨问
8、题的三点注意事项(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新圆轨道上的运行速度由v判断。(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。2.卫星变轨的实质两类变轨离心运动近心运动变轨起因卫星速度突然增大卫星速度突然减小受力分析Gm变轨结果变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动【例3】中国在西昌卫星发射中心成功发射“亚太九号”通信卫星，该卫星运行的轨道示意图如图7所示，卫星先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当卫星经
9、过P点时点火加速，使卫星由椭圆轨道1转移到地球同步轨道2上运行，下列说法正确的是()图7A.卫星在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B.卫星在轨道1上运行经过P点的速度大于经过Q点的速度C.卫星在轨道2上时处于超重状态D.卫星在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度解析卫星在两轨道上运动的机械能不相等，A项错误；在轨道上运行经过P点的速度应小于近地点Q的速度，万有引力做正功使动能增加，B项错误；卫星在轨道上应处于失重状态，C项错误；由万有引力提供向心力可知：Gma，a，在同一点P加速度相等，D项正确。答案D1.如图8，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站
10、B输送物质，需要与B对接，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，则以下说法正确的是()图8A.它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的小B.它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的大C.它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的大D.它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的小解析若A要实施变轨与比它轨道更高的空间站B对接，则应做逐渐远离圆心的运动，则万有引力必须小于A所需的向心力，所以应给A加速，增加其所需的向心力，故应沿运行速度的反方向喷气，使得在短时间内A的速度增加。与B对接后轨道半径变大，根据开普勒第三定律k得，周期变大，故选
11、项B正确。答案B2.2017年6月19日，长征三号乙遥二十八火箭发射中星9A卫星过程中运载火箭出现异常，未能将卫星送入预定轨道。中国航天科技集团公司在西安卫星测控中心的密切配合下，通过准确实施10次轨道调整，卫星于2017年7月5日成功定点于东经101.4赤道上空的预定轨道。如图9是卫星变轨前后的两个轨道，对于此次变轨前后卫星的运动，下列说法正确的是()图9A.从近地点到远地点，卫星受到的万有引力变大B.变轨后，卫星的运行周期变小C.在近地点，卫星要点火加速才能到达更高轨道D.变轨后，卫星可能处于地球同步卫星轨道解析从近地点到远地点，卫星受到的万有引力减小，选项A错误；变轨后，卫星的运行周期变
12、大，选项B错误；在近地点，卫星要点火加速才能到达更高轨道，选项C正确；变轨后，卫星处于椭圆轨道，不可能处于地球同步卫星轨道，选项D错误。答案C3.(多选)(2018河北唐山摸底)荷兰某研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划。登陆火星需经历如图10所示的变轨过程，已知引力常量为G，则下列说法正确的是()图10A.飞船在轨道上运动时，运行的周期TTTB.飞船在轨道上的机械能大于在轨道上的机械能C.飞船在P点从轨道变轨到轨道，需要在P点朝速度方向喷气D.若轨道贴近火星表面，已知飞船在轨道上运动的角速度，可以推知火星的密度解析根据开普勒第三定律可和，飞船在轨道上运动时，运行的周期
13、TTT，选项A正确；飞船在P点从轨道变轨到轨道，需要在P点朝速度方向喷气，从而使飞船减速到达轨道，则飞船在轨道上的机械能小于在轨道上的机械能，选项B错误，C正确；根据Gm2R以及MR3，解得，已知飞船在轨道上运动的角速度，可以推知火星的密度，选项D正确。答案ACD突破三卫星的追及与相遇问题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(AB)t2n(n1，2，3，)。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(AB)t(2n1)(n1，2，3)。【例4】(多选)如图
14、11，三个质点a、b、c的质量分别为m1、m2、M(M远大于m1及m2)，在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之比为rarb14，则下列说法正确的有()图11A.a、b运动的周期之比为TaTb18B.a、b运动的周期之比为TaTb14C.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线12次D.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次解析根据开普勒第三定律k得，则周期之比为18，选项A正确，B错误；设图示位置a、b的夹角为，b转动一周(圆心角为2)的时间为tTb，则a、b相距最远时：TbTb()n2(n0，1，2，3，)，可
15、知n6.75，n可取7个值；a、b相距最近时：TbTb(2)m2(m0，1，2，3，)，可知m6.25，m可取7个值，故在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次，选项D正确。答案AD天体相遇与追及问题的处理方法首先根据mr2判断出谁的角速度大，然后根据两星追上或相距最近时满足两星运动的角度差等于2的整数倍，即AtBtn2(n1、2、3)，相距最远时两星运行的角度差等于的奇数倍，即AtBt(2n1)(n0、1、2)3.“行星冲日”现象在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一时刻会出现两个行星和太阳排成一条直线的“行星冲日”现象，属于天体运动中的“追及相遇”问题，此类问题具有周期性。【例5】(多
16、选)(2018湖南张家界三模)2018年7月27日将发生火星冲日现象，我国整夜可见，火星冲日是指火星、地球和太阳几乎排列在同一条直线上，地球位于太阳与火星之间，此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮且易于观察。地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，火星公转轨道半径为地球公转轨道半径的1.5倍，则()A.地球的公转周期比火星的公转周期小B.地球的运行速度比火星的运行速度小C.火星冲日现象每年都会出现D.地球与火星的公转周期之比为解析已知火星公转轨道半径为地球的1.5倍，则由Gmr得，T2，可知轨道半径越大，周期越大，故火星的公转周期比地球的大，选项A正确；又由Gm可得v，则轨
17、道半径越大，线速度(即运行速度)越小，故火星的运行速度比地球的小，选项B错误；根据开普勒第三定律得，因为地球的公转周期为1年，所以火星的公转周期大于1年，不是每年都出现火星冲日现象，故选项C错误，D正确。答案AD1.经长期观测发现，A行星运行轨道的半径近似为R0，周期为T0，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且周期性地每隔t0(t0T0)发生一次最大的偏离，如图12所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B，已知行星B与行星A同向转动，则行星B的运行轨道(可认为是圆轨道)半径近似为()图12A.RR0 B.RR0C.RR0 D.RR0解析A行星运行的轨道发生
18、最大偏离，一定是B对A的引力引起的，且B行星在此时刻对A有最大的引力，故此时A、B行星与恒星在同一直线上且位于恒星的同一侧，设B行星的运行周期为T，运行的轨道半径为R，根据题意有t0t02，所以T，由开普勒第三定律可得，联立解得RR0，故A正确，B、C、D错误。答案A2.如图13所示，有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动，旋转方向相同。A卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，在某一时刻两卫星相距最近，则(引力常量为G) ()图13A.两卫星经过时间tT1T2再次相距最近B.两颗卫星的轨道半径之比为T1T2C.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求
19、出地球表面的重力加速度解析两卫星相距最近时，两卫星应该在同一半径方向上，A多转动一圈时，第二次追上，转动的角度相差2，即tt2，得出t，故A错误；根据万有引力提供向心力得mr，A卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，所以两颗卫星的轨道半径之比为T1T2，故B正确；若已知两颗卫星相距最近时的距离，结合两颗卫星的轨道半径之比可以求得两颗卫星的轨道半径，根据万有引力提供向心力得mr，可求出地球的质量，但不知道地球的半径，所以不可求出地球密度和地球表面的重力加速度，故C、D错误。答案B科学思维系列物理模型建构：双星和三星模型1.双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统
20、。如图14所示。图14(2)特点各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即m1r1，m2r2两颗星的周期及角速度都相同，即T1T2，12两颗星的半径与它们之间的距离关系为r1r2L(3)两颗星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比，即。2.三星模型(1)三颗质量均为m的星体位于同一直线上，两颗环绕星体围绕中央星体在同一半径为R的圆形轨道上运行(如图15甲所示)。其中一个环绕星由其余两颗星的引力提供向心力：ma。(2)三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示)。每颗星体运动所需向心力都由其余两颗星体对其万有引力的合力来提供。2cos 30ma，其中L2Rcos 30。图15【典
21、例1】(多选)(2018全国卷，20)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星()A.质量之积 B.质量之和C.速率之和 D.各自的自转角速度解析由题意可知，合并前两中子星绕连线上某点每秒转动12圈，则两中子星的周期相等，且均为T s，两中子星的角速度均为，两中子星构成了双星模型，假设两中子星的质量分别为m1、m2，轨道半径分别为r1、r2，速率分别为
22、v1、v2，则有Gm12r1、Gm22r2，又r1r2L400 km，解得m1m2，A错误，B正确；又由v1r1、v2r2，则v1v2(r1r2)L，C正确；由题中的条件不能求解两中子星自转的角速度，D错误。答案BC【典例2】(多选)太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式(如图16)：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式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。设这三颗星的质量均为M，并设两种系统的运动周期相同
23、，则()图16A.直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同B.直线三星系统的运动周期T4RC.三角形三星系统中星体间的距离LRD.三角形三星系统的线速度大小为解析直线三星系统中甲星和丙星的线速度大小相同，方向相反，选项A错误；三星系统中，对直线三星系统有GGMR，解得T4R，选项B正确；对三角形三星系统根据万有引力和牛顿第二定律得2Gcos 30M，联立解得LR，选项C正确；三角形三星系统的线速度大小为v，代入解得v，选项D错误。答案BC课时作业(时间：40分钟)基础巩固练1.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。
24、如图1所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rArB12，则两颗天体的()图1A.质量之比mAmB21B.角速度之比AB12C.线速度大小之比vAvB21D.向心力大小之比FAFB21解析双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，FmA2rAmB2rB，所以mAmB21，选项A正确，B、D错误；由vr可知，线速度大小之比vAvB12，选项C错误。答案A2.(2018浙江名校协作体)关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是()A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B.沿椭圆轨道运行的一颗卫星，
25、在轨道不同位置可能具有相同的速率C.在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D.沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合解析环绕地球运动的卫星，由开普勒第三定律k，当椭圆轨道半长轴与圆形轨道的半径相等时，两颗卫星周期相同，故A错误；沿椭圆轨道运行的卫星，只有引力做功，机械能守恒，在轨道上相互对称的地方(到地心距离相等的位置)速率相同，故B正确；所有地球同步卫星相对地面静止，运行周期都等于地球自转周期，由Gm，解得R，轨道半径都相同，故C错误；同一轨道平面、不同轨道半径的卫星，相同轨道半径、不同轨道平面的卫星，都有可能(不同时刻)经过北京上空，故D错误。答案B
26、3.2017年6月15日，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。“慧眼”的成功发射将显著提升我国大型科学卫星研制水平，填补我国空间X射线探测卫星的空白，实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越。“慧眼”研究的对象主要是黑洞、中子星和射线暴等致密天体和爆发现象。在利用“慧眼”观测美丽的银河系时，若发现某双黑洞间的距离为L，只在彼此之间的万有引力作用下做匀速圆周运动，其运动周期为T，引力常量为G，则双黑洞总质量为()A. B. C. D.解析两黑洞均由万有引力提供向心力，则有：GM1()2r1，GM2()2r2，解得M1，M2，所以双
27、黑洞总质量为M1M2，选项A正确。答案A4.(2018吉林长春一模)如图2所示，某双星系统的两星A和B各自绕其连线上的O点做匀速圆周运动，已知A星和B星的质量分别为m1和m2，相距为d。下列说法正确的是()图2A.A星的轨道半径为dB.A星和B星的线速度之比为m1m2C.若在O点放一个质点，它受到的合力一定为零D.若A星所受B星的引力可等效为位于O点处质量为m的星体对它的引力，则m解析双星的角速度相等，是靠它们之间的万有引力来提供向心力，Gm12r1m22r2，且r1r2d，联立解得r1，r2，故A错误；根据vr，可得，故B错误；若在O点放一个质点，此质点受到的两颗星对它的作用力大小不等，则受
28、到的合力不为零，故C错误；若A星所受B星的引力可等效为位于O点处质量为m的星体对它的引力，则GG，得m，故D正确。答案D5.如图3所示，一颗卫星绕地球沿椭圆轨道运动，A、B是卫星运动的远地点和近地点。下列说法中正确的是()图3A.卫星在A点的角速度大于B点的角速度B.卫星在A点的加速度小于B点的加速度C.卫星由A运动到B过程中动能减小，势能增加D.卫星由A运动到B过程中引力做正功，机械能增大解析由开普勒第二定律知，卫星与地球的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故卫星在远地点转过的角度较小，由知，卫星在A点的角速度小于在B点的角速度，选项A错误；设卫星的质量为m，地球的质量为M，卫星的轨道半径为
29、r，由万有引力定律得Gma，解得a，由此可知，r越大，加速度越小，故卫星在A点的加速度小于在B点的加速度，选项B正确；卫星由A运动到B的过程中，引力做正功，动能增加，势能减小，机械能守恒，选项C、D错误。答案B6.(多选)已知一质量为m的物体静止在北极与静止在赤道对地面的压力差为N，假设地球是质量均匀分布的球体，半径为R，则(地球表面的重力加速度为g)()A.地球的自转周期为T2B.地球的自转周期为TC.地球同步卫星的轨道半径为RD.地球同步卫星的轨道半径为2R解析物体静止在北极时，有FN1G，物体静止在赤道时，有GFN2mR，根据题意，有FN1FN2N，联立可得T2，所以选项A正确，B错误；
30、对同步卫星，有Gm，把T2代入可得r3，又地球表面的重力加速度为g，则mgG，可得rR，选项C正确，D错误。答案AC7.如图4所示，a是准备发射的一颗卫星，在地球赤道表面上随地球一起转动，b是地面附近近地轨道上正常运行的卫星，c是地球同步卫星，则下列说法正确的是()图4A.卫星a的向心加速度等于重力加速度gB.卫星c的线速度小于卫星a的线速度C.卫星b所受的向心力一定大于卫星c的向心力D.卫星b运行的线速度大小约等于地球第一宇宙速度解析赤道上物体，mgman，贴近地面飞行物体ma2，同步卫星m，v，F向与m有关，a、c具有相同的角速度，由vr知vcva，选项A、B、C均错误，D正确。答案D8.
31、(多选)导航系统是一种利用人造卫星对物体进行定位测速的工具，目前世界上比较完善的导航系统有美国的GPS系统，中国的北斗系统，欧洲的伽利略导航系统以及俄罗斯的GLONASS系统，其中美国的GPS系统采用的是运行周期为12小时的人造卫星，中国的北斗系统一部分采用了同步卫星，现有一颗北斗同步卫星A和一颗赤道平面上方的GPS卫星B，某时刻两者刚好均处在地面某点C的正上方，如图5所示，下列说法正确的是()图5A.A的速度比B的小B.若两者质量相等，则发射A需要更多的能量C.此时刻B处在A、C连线的中点D.从此时刻起，经过12小时，两者相距最远解析利用万有引力定律提供向心力可知m，得v，即轨道半径越大，运
32、行速度越小，故A的速度比B的小，选项A正确；若A、B质量相等，则A在发射过程中克服引力做功多，故所需发射速度大，发射A需要更多的能量，选项B正确；由T知周期与半径呈非线性关系，故B不在A、C连线的中点处，选项C错误；经过12小时，A运动半周，而B运动一周，两者在地心异侧共线，相距最远，选项D正确。答案ABD综合提能练9.2017年6月19号，长征三号乙遥二十八火箭发射中星9A卫星过程中出现变故，由于运载火箭的异常，致使卫星没有按照原计划进入预定轨道。经过航天测控人员的配合和努力，通过多次调整轨道，卫星成功变轨进入同步卫星轨道。假设该卫星某一次变轨如图6所示，卫星从椭圆轨道上的远地点Q改变速度进
33、入地球同步轨道，P点为椭圆轨道的近地点。下列说法正确的是()图6A.卫星在椭圆轨道上运行时，在P点的速度等于在Q点的速度B.卫星在椭圆轨道上Q点的速度小于在同步轨道上Q点的速度C.卫星在椭圆轨道上Q点的加速度大于在同步轨道上Q点的加速度D.卫星耗尽燃料后，在微小阻力的作用下，机械能减小，轨道半径变小，动能变小解析卫星在椭圆轨道上运行时，从P点运动到Q点的过程中，万有引力对卫星做负功，卫星动能减小，所以卫星在P点的速度大于在Q点的速度，选项A错误；由于从椭圆轨道上Q点变轨到同步轨道，需要点火加速，所以卫星在椭圆轨道上Q点的速度小于在同步轨道上Q点的速度，选项B正确；因为在同一点Q，根据a可知加速
34、度相同，选项C错误；由于卫星受微小阻力的作用，阻力做负功，故机械能减小，卫星做向心运动，轨道半径变小，根据v可知，动能Ekmv2，动能变大，选项D错误。答案B10.假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6 400 km，地球同步卫星距地面高为36 000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为()A.4次 B.6次 C.7次 D.8次解析根据圆周运动的规律，分析一昼
35、夜同步卫星与宇宙飞船相距最近的次数，即为卫星发射信号的次数，也为接收站接收到的信号次数。设宇宙飞船的周期为T，由mr，得T2， 则()3，解得T3 h设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1，有()t1，解得t1 h再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2，有()t22，解得t2 h由n6.5次知，接收站接收信号的次数为7次。答案C11.(多选)(2019淮安、宿迁等高三质量检测)2017年4月，我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空，随后与天宫二号交会对接。假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会，如图7所示。已知天宫二号的轨道半径为r，天舟一号沿椭圆轨道运动的周期
36、为T，A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点，地球半径为R，引力常量为G。则()图7A.天宫二号的运行速度小于7.9 km/sB.天舟一号的发射速度大于11.2 km/sC.根据题中信息可以求出地球的质量D.天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度解析7.9 km/s是近地卫星的环绕速度，卫星越高，线速度越小，则天宫二号的运行速度小于7.9 km/s，选项A正确；11.2 km/s是第二宇宙速度，是卫星脱离地球引力逃到其它星球上去的最小发射速度，则天舟一号的发射速度小于11.2 km/s，选项B错误；根据开普勒第三定律常数，已知天宫二号的轨道半径r，天舟一号的周期T以及半长轴(rR)，可求
37、得天宫二号的周期T1，再根据Gmr可求解地球的质量，选项C正确；天舟一号在A点加速才能进入天宫二号所在的轨道，则天舟一号在A点的速度小于天宫二号的运行速度，选项D错误。答案AC12.如图8所示，A是地球的同步卫星，B是地球的近地卫星，C是地面上的物体，A、B、C质量相等，均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设A、B与地心连线在单位时间内扫过的面积分别为SA、SB，A、B、C三者运行周期分别为TA、TB、TC，做圆周运动的动能分别为EkA、EkB、EkC。不计A、B、C之间的相互作用，下列关系式正确的是()图8A.SASB B.SASBC.TATCTB D.EkAEkBEkC解析卫星绕地球做匀速
38、圆周运动，万有引力提供向心力，由Gm，卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积Svr(m2)，联立解得S，显然A与地心连线在单位时间内扫过的面积SA较大，即SASB，选项A错误，B正确；A是地球的同步卫星，运行周期与物体C的相同，且大于卫星B的运行周期，即TATCTB，选项C错误；根据Gm，可知卫星B绕地球运动的速度大于地球同步卫星A绕地球运动的速度，对地球同步卫星A和地球上的物体C，二者角速度大小相等，由vr可知同步卫星A的线速度较大，因此三者速度大小的关系为vBvAvC，三者动能关系为EkBEkAEkC，选项D错误。答案B13.(多选)我国的“天链一号”是地球同步轨道卫星，可为载人航天器及中低
39、轨道卫星提供数据通讯。如图9为“天链一号”a、赤道平面内的低轨道卫星b、地球的位置关系示意图，O为地心，地球相对卫星a、b的张角分别为1和2(2图中未标出)，卫星a的轨道半径是b的4倍。已知卫星a、b绕地球同向运行，卫星a的周期为T，在运行过程中由于地球的遮挡，卫星b会进入与卫星a通讯的盲区。卫星间的通讯信号视为沿直线传播，信号传输时间可忽略。下列分析正确的是()图9A.张角1和2满足sin 24sin 1B.卫星b的周期为C.卫星b每次在盲区运行的时间为TD.卫星b每次在盲区运行的时间为T解析 设地球半径为r0，由题意可知sin ，sin ，ra4rb，解得sin 4sin ，选项A错误；由，TaT，ra4rb，可知Tb，选项B正确；由题意可知，图中A、B两点为盲区的两临界点，由数学知识可得AOB12，因而2()12，解得 tT，选项C正确，D错误。答案BC
