第七章 專題三《天體的追及相遇》課件+分層練習(xí)（含解析）-人教版高中物理必修二

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專題3《天體的追及相遇》人教版高中物理必修二01新課講解02典例分析目錄CONTENTS新課講解PART 01模型建構(gòu)PART 011. 視頻資料——木星沖日2. 問題與思考 沖日，是由地球上觀察天體與太陽的位置相差180度，即天體與太陽各在地球的兩側(cè)的天文現(xiàn)象。所謂行星沖日，是指地外行星運(yùn)行到與太陽、地球形成一條直線的狀態(tài)。你知道什么是沖日了嗎？土星沖日 2020年7月21日，土星、地球、太陽三者依次排成近似一條直線時(shí)，天文學(xué)上稱為"土星沖日"。沖日前后土星距離地球最近，也最明亮。根據(jù)計(jì)算，這種天文現(xiàn)象每隔378天便會(huì)出現(xiàn)一次。行星的沖日現(xiàn)象我們也可以類比成運(yùn)動(dòng)學(xué)中的追及相遇問題天體的追及相遇PART 021. 模型建構(gòu)在天體運(yùn)動(dòng)的問題中，我們常遇到一些這樣的問題。比如，A、B兩天體都繞同一中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻A、B相距最近，問A、B下一次相距最近或最遠(yuǎn)需要多少時(shí)間，或“至少”需要多少時(shí)間等問題。而對(duì)于此類問題的解決和我們?cè)谥本€運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問題在思維有上一些相似的地方，故我們也常說成“天體的追及與相遇 ”。2. 問題情景1：相距最近如圖，兩天體的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，且位于和中心連線半徑的同側(cè)，此時(shí)兩天體相距最近。求經(jīng)過多長時(shí)間t二者會(huì)再次相距最近？設(shè)處于內(nèi)軌道的A天體周期為T1，處于外軌道的B天體周期為T2，當(dāng)t滿足下列式子時(shí)二者相距最近：或3. 問題情景2：相距最遠(yuǎn)如圖，兩天體的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，且位于和中心連線半徑的同側(cè)，此時(shí)兩天體相距最近。求經(jīng)過多長時(shí)間t二者會(huì)再次相距最遠(yuǎn)？或4. 總結(jié)與拓展3.軌道平面不重合時(shí)，兩天體只有在同一時(shí)刻位于中心天體同一側(cè)的同一直線上時(shí)發(fā)生相遇。典例分析PART 02典例分析【典例1】（多選）2015年2月7日，木星發(fā)生“沖日”現(xiàn)象。“木星沖日”是指木星和太陽正好分處地球的兩側(cè)，三者成一條直線。木星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，公轉(zhuǎn)軌跡都近似為圓。設(shè)木星公轉(zhuǎn)半徑為R1，周期為T1；地球公轉(zhuǎn)半徑為R2，周期為T2，下列說法正確的是（ ）A． B．C．“木星沖日”這一天象的發(fā)生周期為D．“木星沖日”這一天象的發(fā)生周期為【正確答案】BD【典例2】2022年10月31日，“夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙”發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功！中國空間空間站將形成三艙“T”字型基本構(gòu)型。假定空間站在距地面450km高度處做理想的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻“北斗”系統(tǒng)中的中軌道衛(wèi)星A與空間站相距最近如圖所示，該中軌道衛(wèi)星A距地面高度為 ，地球半徑為 ，衛(wèi)星A和空間站的運(yùn)行軌道在同一平面內(nèi)且運(yùn)行方向相同，則從圖示位置往后開始計(jì)數(shù)（不包括圖示位置），在衛(wèi)星A運(yùn)行一周時(shí)間內(nèi)，空間站與A相距最近的次數(shù)為（　?。〢．7次 B．8次 C．9次 D．14次【參考答案】A【典例3】12月10日，改編自劉慈欣同名系列長篇科幻小說的《三體》動(dòng)畫在嗶哩嗶哩上線便備受關(guān)注。動(dòng)畫版《三體》總編劇之一趙佳星透露，為了還原太空電梯的結(jié)構(gòu)，他們研究太空電梯的運(yùn)行原理。太空電梯的原理并不復(fù)雜，與生活的中的普通電梯十分相似。只需在地球同步軌道上建造一個(gè)空間站，并用某種足夠長也足夠結(jié)實(shí)的“繩索”將其與地面相連，在引力和向心加速度的相互作用下，繩索會(huì)繃緊，宇航員、乘客以及貨物可以通過電梯轎廂一樣的升降艙沿繩索直入太空，這樣不需要依靠火箭、飛船這類復(fù)雜航天工具。如乙圖所示，假設(shè)有一長度為r的太空電梯連接地球赤道上的固定基地與同步空間站a，相對(duì)地球靜止，衛(wèi)星b與同步空間站a的運(yùn)行方向相同，此時(shí)二者距離最近，經(jīng)過時(shí)間t之后，a、b第一次相距最遠(yuǎn)。已知地球半徑R，自轉(zhuǎn)周期T，下列說法正確的是（　?。〢．太空電梯各點(diǎn)均處于完全失重狀態(tài)B．b衛(wèi)星的周期為C．太空電梯停在距地球表面高度為2R的站點(diǎn)，該站點(diǎn)處的重力加速度D．太空電梯上各點(diǎn)線速度與該點(diǎn)離地球球心距離成反比【參考答案】B【典例4】如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。(1)某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上），則至少經(jīng)過多長時(shí)間，它們?cè)僖淮蜗嗑嘧罱?(2)某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近，則經(jīng)過多長時(shí)間，它們相距最遠(yuǎn)？課程結(jié)束人教版高中物理必修二