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6.5宇宙航行-之卫星变轨问题4-7资料.ppt

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    • 宇宙航行宇宙航行卫星变轨问题卫星变轨问题 卫星变轨问题卫星变轨问题思考:卫星是如何从低轨道思考:卫星是如何从低轨道进入高轨道的!进入高轨道的! VF引F引引<<F向向F引引>>F向向卫星变轨原理卫星变轨原理MmA点速度点速度—内小外大内小外大(在(在A点看轨迹)点看轨迹)在在A点万有引力点万有引力相同相同A v vF F引引引引12R卫星在圆轨卫星在圆轨道运行速度道运行速度V1V2θ>900减小减小卫星变轨原理卫星变轨原理 v v3 3F F引引引引L卫星变轨原理卫星变轨原理 使使使使卫卫卫卫星星星星进进进进入入入入更更更更高高高高轨轨轨轨道道道道做做做做圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动v3 3v4 4 ·思考:人造卫星在低轨道上运行,要想让其在高轨道上运行,应采取什么措施?在低轨道上加速,使其沿椭圆轨道运行,当行至椭圆轨道的远点处时再次加速,即可使其沿高轨道运行卫星变轨原理卫星变轨原理1、卫星在二轨道相切点万有引力相同速度—内小外大(切点看轨迹)2、卫星在椭圆轨道运行近地点---速度大远地点---速度小 卫卫星星的的回回收收 ￿￿1、如图所示,发射同步卫星时,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;最后再次点火将其送入同步圆轨道3。

      轨道1、2相切于P点,2、3相切于Q点当卫星分别在1、2、3上正常运行时,以下说法正确的是(￿￿￿)￿￿A、在轨道3上的速率大于1上的速率￿￿B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度￿￿C、在轨道2上经过Q点时的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率￿￿D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上经过P点时的加速度￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Q QP P2·31 ￿￿1、如图所示,发射同步卫星时,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;最后再次点火将其送入同步圆轨道3轨道1、2相切于P点,2、3相切于Q点当卫星分别在1、2、3上正常运行时,以下说法正确的是(￿￿￿￿￿￿￿)￿￿A、在轨道3上的速率大于1上的速率￿￿B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度￿￿C、在轨道2上经过Q点时的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率￿￿D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上经过P点时的加速度￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Q QP P2·31【【【【解答解答解答解答】】】】解:解:解:解:A A、、、、人造卫星绕地球做人造卫星绕地球做人造卫星绕地球做人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根匀速圆周运动,根匀速圆周运动,根匀速圆周运动,根据万有引力提供向据万有引力提供向据万有引力提供向据万有引力提供向心力,设卫星的质心力,设卫星的质心力,设卫星的质心力,设卫星的质量为量为量为量为mm、轨道半径、轨道半径、轨道半径、轨道半径为为为为r r、地球质量为、地球质量为、地球质量为、地球质量为MM,有,有,有,有轨道轨道轨道轨道3 3半径比轨道半径比轨道半径比轨道半径比轨道1 1半径大,卫星在轨半径大,卫星在轨半径大,卫星在轨半径大,卫星在轨道道道道1 1上线速度较大,上线速度较大,上线速度较大,上线速度较大,故故故故A A错误;错误;错误;错误; ￿￿1、如图所示,发射同步卫星时,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;最后再次点火将其送入同步圆轨道3。

      轨道1、2相切于P点,2、3相切于Q点当卫星分别在1、2、3上正常运行时,以下说法正确的是(￿￿￿￿￿￿￿)￿￿A、在轨道3上的速率大于1上的速率￿￿B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度￿￿C、在轨道2上经过Q点时的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率￿￿D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上经过P点时的加速度￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Q QP P2·31【【【【解答解答解答解答】】】】解:解:解:解:B B、、、、轨道轨道轨道轨道3 3半径比轨半径比轨半径比轨半径比轨道道道道1 1半径大,卫半径大,卫半径大,卫半径大,卫星在轨道星在轨道星在轨道星在轨道3 3上角上角上角上角速度较小,故速度较小,故速度较小,故速度较小,故B B正确;正确;正确;正确; ￿￿1、如图所示,发射同步卫星时,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;最后再次点火将其送入同步圆轨道3轨道1、2相切于P点,2、3相切于Q点当卫星分别在1、2、3上正常运行时,以下说法正确的是(￿￿￿￿￿￿￿)￿￿A、在轨道3上的速率大于1上的速率￿￿B、在轨道3上的角速度小于1上的角速度￿￿C、在轨道2上经过Q点时的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率￿￿D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上经过P点时的加速度￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿Q QP P2·31【【【【解答解答解答解答】】】】解:解:解:解:C C、、、、所以卫星在轨道所以卫星在轨道所以卫星在轨道所以卫星在轨道2 2上经过上经过上经过上经过点的加点的加点的加点的加速度等于在轨道速度等于在轨道速度等于在轨道速度等于在轨道1 1上经过上经过上经过上经过点的加点的加点的加点的加速度.故速度.故速度.故速度.故C C错误,错误,错误,错误,同理可知同理可知同理可知同理可知D D正确正确正确正确....BDBD 2 2 2 2、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将卫星发射至距地面高度为卫星发射至距地面高度为卫星发射至距地面高度为卫星发射至距地面高度为h h h h1 1 1 1的的的的近地轨道近地轨道近地轨道近地轨道ⅠⅠⅠⅠ上.在卫星经上.在卫星经上.在卫星经上.在卫星经过过过过A A A A点时点火实施变轨,进入远地点为点时点火实施变轨,进入远地点为点时点火实施变轨,进入远地点为点时点火实施变轨,进入远地点为B B B B的的的的椭圆轨道椭圆轨道椭圆轨道椭圆轨道ⅡⅡⅡⅡ上,上,上,上,最后在最后在最后在最后在B B B B点再次点火,将卫星送入点再次点火,将卫星送入点再次点火,将卫星送入点再次点火,将卫星送入同步轨道同步轨道同步轨道同步轨道ⅢⅢⅢⅢ. . . .已知地球已知地球已知地球已知地球表面重力加速度为表面重力加速度为表面重力加速度为表面重力加速度为g g g g,地球自转周期为,地球自转周期为,地球自转周期为,地球自转周期为T T T T,地球的半径为,地球的半径为,地球的半径为,地球的半径为R R R R....((((1 1)近地轨道)近地轨道)近地轨道)近地轨道ⅠⅠⅠⅠ上的速度大小;上的速度大小;上的速度大小;上的速度大小;((((2 2)远地点)远地点)远地点)远地点B B距地面的高度。

      距地面的高度距地面的高度距地面的高度 2 2、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将卫星发射至距地面高度为图,先将卫星发射至距地面高度为h h1 1的的近地轨近地轨道道ⅠⅠ上.在卫星经过上.在卫星经过A A点时点火实施变轨,进点时点火实施变轨,进入远地点为入远地点为B B的的椭圆轨道椭圆轨道ⅡⅡ上,最后在上,最后在B B点再次点再次点火,将卫星送入点火,将卫星送入同步轨道同步轨道ⅢⅢ. .已知地球表面已知地球表面重力加速度为重力加速度为g g,地球自转周期为,地球自转周期为T T,地球的半,地球的半径为径为R R..((1)近地轨道)近地轨道ⅠⅠ上的速度大小;上的速度大小;((2)远地点)远地点B距地面的高度距地面的高度解析解析:((1)设地球质量为)设地球质量为M,,卫星质量为卫星质量为m,万有引力,万有引力常数为常数为G,卫星在,卫星在A点的点的加速度为加速度为v,根据牛顿第,根据牛顿第二定律二定律在轨道在轨道在轨道在轨道I I上上上上在地球表面在地球表面在地球表面在地球表面 2 2、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意、如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图,先将卫星发射至距地面高度为图,先将卫星发射至距地面高度为h h1 1的的近地轨近地轨道道ⅠⅠ上.在卫星经过上.在卫星经过A A点时点火实施变轨,进点时点火实施变轨,进入远地点为入远地点为B B的的椭圆轨道椭圆轨道ⅡⅡ上,最后在上,最后在B B点再次点再次点火,将卫星送入点火,将卫星送入同步轨道同步轨道ⅢⅢ. .已知地球表面已知地球表面重力加速度为重力加速度为g g,地球自转周期为,地球自转周期为T T,地球的半,地球的半径为径为R R..((1)近地轨道)近地轨道ⅠⅠ上的速度大小;上的速度大小;((2)远地点)远地点B距地面的高度。

      距地面的高度解析解析:((2)设远地点)设远地点B距地面距地面的高度为的高度为h2,,在同步轨道在同步轨道ⅢⅢ上,由万有引力提供向上,由万有引力提供向心力心力在地球表面在地球表面在地球表面在地球表面 “嫦娥奔月嫦娥奔月” 图图 。

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