小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com考点21卫星变轨问题双星模型（核心考点精讲精练）1.5年真题考点分布卫星变轨问题2023·海南卷·T92022·福建卷·T42022·浙江卷1月·T82021·湖南卷·T72020·全国卷Ⅲ·T162020·天津卷·T2双星模型2018·全国卷Ⅰ·T202.命题规律及备考策略【命题规律】近几年高考主要考查：卫星变轨问题、以及变轨问题与能量结合的问题【备考策略】1.会处理人造卫星的变轨和对接问题.2.掌握双星、多星系统，会解决相关问题.3.会应用万有引力定律解决星球“瓦解”和黑洞问题．【命题预测】要注意卫星变轨问题的同时，也要注意双星或多星问题1．变轨原理(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向先发射卫星到圆轨道Ⅰ上，卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，有G＝m，如图所示．(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，所需向心力变大，G<m，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在椭圆轨道B点(远地点)将做近心运动，G>m，再次点火加速，使G＝m，进入圆轨道Ⅲ.2．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．如图所示．小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com(2)特点①各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即＝m1ω12r1，＝m2ω22r2.②两星的周期、角速度相同，即T1＝T2，ω1＝ω2.③两星的轨道半径与它们之间的距离关系为r1＋r2＝L.④两星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比，即＝.⑤双星的运动周期T＝2π.⑥双星的总质量m1＋m2＝.考向1卫星的变轨和对接问题1.两类变轨情况的分析两类变轨离心运动近心运动变轨起因飞行器加速飞行器减速受力特点GMmr2＜mv2rGMmr2＞mv2r变轨结果变为椭圆轨道或在更高圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在更低圆轨道上运动能量变化机械能增加（高轨动能减小，势能增加）机械能减小（低轨动能增加，势能减小）2．变轨过程分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道Ⅱ上过A点和B点时速率分别为vA、vB.在A点加速，则vA>v1，在B点加速，则v3>vB，又因v1>v3，故有vA>v1>v3>vB.(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，卫星在轨道Ⅱ或轨道Ⅲ上经过B点的加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律＝k可知T1<T2<T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒．若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ和从轨道Ⅱ到轨道Ⅲ都需要点火加速，则E1<E2<E3.3.宇宙飞船与空间站的对接问题宇宙飞船与空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体的追赶问题，本质仍然是卫星的变轨问题，要使宇宙飞船与空间站成功“对接”，必须让宇宙飞船在较低轨道上逐渐加速，通过做离心运动升高轨道，从而完成宇宙飞船与空间站的成功对接。【特别提醒】小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com航天器变轨问题的三点注意事项(1)航天器变轨时半径(半长轴)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变化由v＝判断。两个不同轨道的“切点”处线速度不相等，同一椭圆上近地点的线速度大于远地点的线速度。(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径(半长轴)越大，机械能越大。只考虑万有引力作用，不考虑其他阻力影响，航天器在同一轨道上运动时，机械能守恒。在椭圆轨道上运动时，从远地点到近地点，万有引力对航天器做正功，动能Ek增大，引力势能减小。(3)两个不同轨道的“切点”处加速度a相同。（多选）（2023·海南·统考高考真题）如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前后的轨道，下列说法正确的是（）A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速B．飞船在1轨道周期大于2轨道周期C．飞船在1轨道速度大于2轨道D．飞船在1轨道加速度大于2轨道（2023·湖北武汉·湖北省武昌实验中学校考模拟预测）登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引...