《2021-2022学年高一物理备课帮导学案（人教版2019必修第二册）》专题 卫星变轨问题以及双星多星问题（原卷版）

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§专题 卫星变轨问题以及双星多星问题
预习检测（检测有助于查找存在的问题和不足！）
1.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 （
）
A．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，减速后逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
2.1970 年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星 ,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。
如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为
v
1、
v
2,近地点到地心的距离为
r
,地球质量为
M
,引力常量
为
G
。则 (
　　
)
A.
v
1>
v
2,
v
1=
❑
√
GM
r
　　　　　　　　
B.
v
1>
v
2,
v
1>
❑
√
GM
r
C.
v
1<
v
2,
v
1=
❑
√
GM
r
　　　　　　　　
D.
v
1<
v
2,
v
1>
❑
√
GM
r
3.探月卫星的发射过程可简化如下：首先进入绕地球运行的“停泊轨道”，在该轨道的
P
处通过变速再进
入地月“转移轨道”，在快要到达月球时，对卫星再次变速，卫星被月球引力“俘获”后，成为环月卫星，
最终在环绕月球的“工作轨道”上绕月飞行
¿
视为圆周运动
¿
，对月球进行探测．已知卫星绕“工作轨道”
预习案
的运行周期为
T
，距月球表面的高度为
，月球半径为
R
，引力常量为
G
，忽略其他天体对探月卫星在“工
作轨道”上环绕运动的影响．
(1)
要使探月卫星从“转移轨道”进入“工作轨道”，应增大速度还是减小速度
⋅
(2)
求探月卫星在”工作轨道”上环绕的线速度大小；
(3)
求月球的第一宇宙速度．
我的疑问（发现问题比解决问题更重要！）
请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。
质疑探究（质疑解疑，合作探究）
探究点一：卫星变轨问题
例1. 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，最后再次
点火，将卫星送入同步圆轨道
3
，轨道
1
、
2
相切于
Q
点，轨道
2
、
3
相切于
P
点，如图所示，则当卫星分别
在
1
、
2
、
3
轨道上正常运行时，以下说法正确的
()
A. 卫星在轨道
3
上的速率大于在轨道
1
上的速率
B. 卫星在轨道
3
上经过
P
点的速率小于在轨道
2
上经过
P
点的速率
C. 卫星在轨道
2
上运动的周期大于它在轨道
3
上运动的周期
D. 卫星在轨道
1
上经过
Q
点时的加速度等于它在轨道
2
上经过
Q
点时的加速度
探究案
针对训练 1.2020 年 11 月 24 日凌晨 4 时 30 分,我国在文昌航天发射场成功将“嫦娥五号”探测器直接送入
地月转移轨道。如图所示,“嫦娥五号”探测器沿地月转移轨道飞向月球,在距月球表面 200 km 的
P
点进行
第一次“刹车制动”后被月球捕获,进入椭圆轨道
Ⅰ
绕月飞行;然后探测器又经过两次变轨最终在距离月球
表面 200 km 的圆形轨道
Ⅲ
上绕月球做匀速圆周运动,如图所示。则下列说法正确的是 (
　　
)
A.探测器在三个轨道上运动的周期
TⅢ
>
TⅡ
>
TⅠ
B.探测器要从Ⅱ轨道返回Ⅰ轨道须在
P
点点火减速
C.探测器在不同轨道运动到
P
点(尚未制动)时的加速度相等
D.探测器在Ⅱ轨道远月点的线速度大于近月点的线速度
针对训练 2.《天问》是战国时期诗人屈原创作的一首长诗,全诗问天、问地、问自然,表现了古人对传统的
质疑和对真理的探索精神。2020 年 7 月 23 日,我国火星探测器“天问一号”成功发射,屈原的“天问”梦
想成为现实。图中虚线为“天问一号”的“地”“火”转移轨道,下列说法正确的是 (
　　
)
A.“天问一号”的最小发射速度为 7
.
9 km/s
B.“天问一号”由虚线轨道进入火星轨道需要点火加速
C.“天问一号”在由地球到火星轨道的虚线轨道上线速度逐渐变大
D.“天问一号”从地球飞到火星轨道的时间大于火星公转周期的一半
针对训练 3.2019 年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播，影片中为了让地球逃离太阳
系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图 8所示，地球在椭
圆轨道 Ⅰ 上运行到远日点 B变轨，进入圆形轨道 Ⅱ.在圆形轨道 Ⅱ 上运行到 B点时再次加速变轨，从
而最终摆脱太阳束缚.对于该过程，下列说法正确的是(　　)
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