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高考物理變軌模型

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高考物理變軌模型

  變軌模型是衛(wèi)星由于某種原因從一軌道運(yùn)動(dòng)到另一軌道,變軌前后衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑發(fā)生變化,衛(wèi)星運(yùn)行的速度、角速度、加速度、能量等相應(yīng)也發(fā)生變化。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)?lái)的高考物理變軌模型,希望對(duì)你有幫助。

  1.高考物理衛(wèi)星軌道的漸變

  衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)受到外界因素的影響,使衛(wèi)星的軌道緩慢地發(fā)生變化,即軌道逐漸增大或逐漸減小,在衛(wèi)星軌道逐漸變化的過(guò)程中,仍然可以將衛(wèi)星在每一軌道上的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng).分析這類問(wèn)題的關(guān)鍵是要判斷出衛(wèi)星是做離心運(yùn)動(dòng)還是向心運(yùn)動(dòng),分清衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑是變大還是變小。

  2.高考物理衛(wèi)星軌道的突變

  在發(fā)射衛(wèi)星的過(guò)程中,為使衛(wèi)星在很短的時(shí)間內(nèi)從一軌道變軌到某一預(yù)定軌道,需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī).現(xiàn)在我國(guó)已發(fā)射“神舟號(hào)”飛船、“嫦娥號(hào)”衛(wèi)星、“螢火一號(hào)”火星探測(cè)器、“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器等都需要經(jīng)過(guò)變軌才到達(dá)預(yù)定的軌道,這種變軌一般都可以看成是突變.有時(shí),在衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程中,需要多次變軌,即需要多次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使衛(wèi)星軌道發(fā)生突變。

  3.高考物理衛(wèi)星變軌的特點(diǎn)

  (1)衛(wèi)星在軌道上某點(diǎn)開(kāi)始加速,向心力大于地球與衛(wèi)星之間的萬(wàn)有引力,衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng),達(dá)到另一穩(wěn)定軌道后繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng).由于變軌前的軌道半徑r1小于變軌后的軌道半徑r2,則變軌后衛(wèi)星的運(yùn)行速度v2小于變軌前衛(wèi)星的運(yùn)行速度v1。

  (2)變軌前后,衛(wèi)星的機(jī)械能一般會(huì)發(fā)生變化.衛(wèi)星從低軌道變軌到高軌道,必須點(diǎn)火使衛(wèi)星加速,而衛(wèi)星在高軌道上運(yùn)行時(shí),運(yùn)行速度減小,則動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增加.由于點(diǎn)火使衛(wèi)星變軌,變軌前后的機(jī)械能不守恒。

  (3)在處理變軌的試題時(shí),出錯(cuò)的原因有:不清楚變軌的實(shí)質(zhì),對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行的規(guī)律和變軌前后的能量關(guān)系理解模糊。

  模型1 考查變軌前后速度的變化問(wèn)題

  要判斷變軌前后速度的變化問(wèn)題,首先是要分析軌道半徑的變化,即衛(wèi)星是從高軌道變軌到低軌道,還是從低軌道變軌到高軌道;然后再利用萬(wàn)有引力定律和向心力公式判斷速度的變化。

  模型2 考查變軌前后周期、角速度和能量的變化問(wèn)題

  判斷加速度、周期、角速度和能量變化問(wèn)題的前提是判斷軌道半徑的變化,然后再根據(jù)等式分析問(wèn)題。對(duì)于能量問(wèn)題,要知道衛(wèi)星從低軌道變到高軌道運(yùn)行時(shí)需要點(diǎn)火使衛(wèi)星加速,變軌后衛(wèi)星的速度變小,動(dòng)能變小,重力勢(shì)能變大,總的機(jī)械能變大。

  模型3 考查變軌前后的失重問(wèn)題

  衛(wèi)星、飛船等在高空中運(yùn)行時(shí),運(yùn)行的向心力由萬(wàn)有引力提供,即萬(wàn)有引力全部提供衛(wèi)星、飛船等做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,因此,高空運(yùn)行的物體處于失重狀態(tài).衛(wèi)星、飛船等從一軌道運(yùn)動(dòng)到另一軌道時(shí),衛(wèi)星、飛船等上的物體都處于失重狀態(tài)。

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