卫星变轨问题附知识点及相关习题的答案Word文档格式.docx
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、周期
、向心加速度
也都是确定的。
如果卫星的质量也确定,一旦卫星发生变轨,即轨道半径r发生变化,上述物理量都将随之变化。
同理,只要上述物理量之一发生变化,另外几个也必将随之变化。
在高中物理中,会涉及到人造卫星的两种变轨问题。
二、渐变
由于某个因素的影响使卫星的轨道半径发生缓慢的变化(逐渐增大或逐渐减小),由于半径变化缓慢,卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。
解决此类问题,首先要判断这种变轨是离心还是向心,即轨道半径是增大还是减小,然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。
如:
人造卫星绕地球做匀速圆周运动,无论轨道多高,都会受到稀薄大气的阻力作用。
如果不及时进行轨道维持(即通过启动星上小型火箭,将化学能转化为机械能,保持卫星应具有的速度),卫星就会自动变轨,偏离原来的圆周轨道,从而引起各个物理量的变化。
由于这种变轨的起因是阻力,阻力对卫星做负功,使卫星速度减小,所需要的向心力
减小了,而万有引力大小
没有变,因此卫星将做向心运动,即半径r将减小。
由㈠中结论可知:
卫星线速度v将增大,周期T将减小,向心加速度a将增大。
三、突变
由于技术上的需要,有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机,使飞行器轨道发生突变,使其到达预定的目标。
发射同步卫星时,通常先将卫星发送到近地轨道Ⅰ,使其绕地球做匀速圆周运动,速率为v1,第一次在P点点火加速,在短时间内将速率由v1增加到v2,使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ;
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。
第一次加速:
卫星需要的向心力
增大了,但万有引力
没变,因此卫星将开始做离心运动,进入椭圆形的转移轨道Ⅱ。
点火过程中卫星的线速度增大。
在转移轨道上,卫星从近地点P向远地点Q运动过程只受重力作用,重力做负功,速度减小。
在远地点Q时如果不进行再次点火,卫星将继续沿椭圆轨道运行,从远地点Q回到近地点P,不会自动进入同步轨道。
这种情况下卫星在Q点受到的万有引力大于以速率v3沿同步轨道运动所需要的向心力,因此卫星做向心运动。
为使卫星进入同步轨道,在卫星运动到Q点时必须再次启动卫星上的小火箭,短时间内使卫
4.2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙—2251”卫星和美国“铱—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.甲的加速度一定比乙的大
5.近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为T1和T2。
设在卫星l、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为g1、g2,则
A. B. C. D.
6.太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。
下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象。
图中坐标系的横轴是lg(T/T0)。
纵轴是lg(R/R0);
这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径,T0和R0分别是水星绕太阳的周期和相应的圆轨道半径。
下列4幅图中正确的是
A.B.C.D.
7.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);
然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;
最后奔向月球。
如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比,
A.卫星速度增大,角速度减小B.卫星速度增大,角速度增大
C.卫星速度减小,角速度增加D.卫星速度减小,角速度减小
参考答案
1.D2.C3.C4.D5.B6.B.7.D
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