吳秋波

天體運(yùn)動(dòng)或人造衛(wèi)星是每年必考的知識(shí)點(diǎn)，天體運(yùn)動(dòng)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)的綜合運(yùn)用，考查多涉及天體密度或質(zhì)量的估算，天體運(yùn)動(dòng)半徑與速度、周期的關(guān)系，人造衛(wèi)星問題一般以新情境（如神舟系列、嫦娥系列等國內(nèi)最新航天科技）命題，常以飛船的發(fā)射和變軌問題、同步人造衛(wèi)星問題為熱點(diǎn).

衛(wèi)星發(fā)射到軌道上有兩種方法.以地球同步衛(wèi)星為例.一種是直線發(fā)射，由火箭把衛(wèi)星發(fā)射到三萬六千公里的赤道上空，然后做九十度的轉(zhuǎn)折飛行，使衛(wèi)星進(jìn)入軌道.另一種方法是變軌發(fā)射，即先把衛(wèi)星發(fā)射到高度約二百公里——三百公里的網(wǎng)軌道上，這條軌道叫停泊軌道，當(dāng)衛(wèi)星穿過赤道平面時(shí)，末級(jí)火箭點(diǎn)火工作，使衛(wèi)星進(jìn)入一條大的橢網(wǎng)軌道，其遠(yuǎn)地點(diǎn)恰好在赤道上空三萬六千公里處，這條軌道叫轉(zhuǎn)移軌道，當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，再開動(dòng)衛(wèi)星上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使之進(jìn)入網(wǎng)形同步軌道，也叫靜止軌道.

第一種發(fā)射方法，在整個(gè)發(fā)射過程中，火箭都處于動(dòng)力飛行狀態(tài)，要消耗大量燃料，還必須在赤道上設(shè)置發(fā)射場(chǎng)，有一定的局限性.第二種發(fā)射方法，運(yùn)載火箭消耗的燃料較少，發(fā)射場(chǎng)的位置也不受限制.目前各國發(fā)射同步衛(wèi)星都用第二種方法，但這種方法在操作和控制上都比較復(fù)雜.近地圓軌道1，然后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q，2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是

（）

A.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度

B.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的加速度

C.衛(wèi)星在軌道1上的向心加速度小于它在軌道3上的向心加速度

D.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度

解析 由開普勒第二定律可知，衛(wèi)星在橢網(wǎng)軌道的近地點(diǎn)速度大，A錯(cuò)；

衛(wèi)星在同一點(diǎn)受到的萬有引力相同，加速度也相同，B對(duì)；

例2 2011年9月29日，中國首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，由長征運(yùn)載火箭將飛船送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，B點(diǎn)距離地面高度為h，地球的中心位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.“天宮一號(hào)”飛行幾周后進(jìn)行變軌，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖3所示.已知“天宮一號(hào)”在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為l，萬有引力常量為G，地球半徑為R.則下列說法正確的是

（）

例3 我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站.如圖4所示，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的航天飛機(jī)A在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓的近月點(diǎn)B處與空間站對(duì)接.已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T，引力常量為G，月球的半徑為R.下列判斷正確的是

（）

解析 航天飛機(jī)到達(dá)B處時(shí)速度比較大，如果不減速此時(shí)萬有引力不足以提供向心力，這時(shí)航天飛機(jī)將做離心運(yùn)動(dòng)，故A正確；

因?yàn)楹教祜w機(jī)越接近月球，受到的萬有引力越大，加速度越大，所以正在加速飛向B處，故B正確；

由萬有引力提供空間站做網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)的向心力，則

例4 2014年10月24日，“嫦娥五號(hào)”探路兵發(fā)射升空，為計(jì)劃于2017年左右發(fā)射的“嫦娥五號(hào)”探路，并在8天后以“跳躍式返回技術(shù)”成功返回地面.“跳躍式返回技術(shù)”指航天器在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后進(jìn)入大氣層，依靠大氣升力再次沖出大氣層，降低速度后再進(jìn)入大氣層.如圖5所示，虛線為大氣層的邊界.已知地球半徑R，地心到d點(diǎn)距離r，地球表面重力加速度為g.下列說法中正確的是

（）

航天器在a、c、e三點(diǎn)到地心距離相等，所受萬有引力相等，在n點(diǎn)和e點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)，說明此時(shí)所需向心力小于萬有引力，運(yùn)行速度小于勻速網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)的速度，而在c點(diǎn)航天器做離心運(yùn)動(dòng)，說明此時(shí)所需向心力大于萬有引力，運(yùn)行速度大于勻速網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)的速度，可知c點(diǎn)速率大于a點(diǎn)速率，也大于e點(diǎn)速率，故C錯(cuò)誤，D正確.

答案 D