萬有引力這一章節(jié)中,天體的運動一直是高考的重要考點之一,也是難點。在天體運動中,追及與相遇問題是重點和難點,在高考中也是常常涉及。由于天體運動中的追及與相遇不是在直線上的追及與相遇,故處理起來會比較麻煩,對同學(xué)的空間想象能力有一定要求,還有數(shù)學(xué)計算能力。
兩衛(wèi)星在同一軌道繞中心天體同向運動,要使后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星,我們稱之為追及問題。兩衛(wèi)星在不同軌道繞中心天體在同一平面內(nèi)做勻速圓周運動,當(dāng)兩星某時相距最近時我們稱之為兩衛(wèi)星相遇問題。
衛(wèi)星追擊與相遇模型圖解
若從AB相距最近開始計時,在相同的時間內(nèi),A轉(zhuǎn)過的圓心角角度比B的大,當(dāng)A比B剛好多轉(zhuǎn)半圈的時候,此時正好AB相距最遠(yuǎn),且A轉(zhuǎn)過的圓心角比B大π,若A轉(zhuǎn)過的圓心角比B大3π,此時相距也是最遠(yuǎn),故有θA-θB=(2n+1)π(n=0,1,2,…)
若從AB相距最近開始計時,在相同的時間內(nèi),A轉(zhuǎn)過的圓心角角度比B的大,當(dāng)A比B剛好多轉(zhuǎn)一圈的時候,此時正好AB又一次相距最近,且A轉(zhuǎn)過的圓心角比B大2π,同理,再下一次相距最近時,A轉(zhuǎn)過的圓心角又比B大2π,故相距最近到相距最近時,有θA-θB=2nπ(n=1,2,3…)
例題:
1、如圖所示,有 A、B 兩顆行星繞同一顆恒星M 做圓周運動,旋轉(zhuǎn)方向相同,A行星的周期為T1,B行星的周期為T2,在某一時刻兩行星相距最近,則:
(1)經(jīng)過多長時間,兩行星相距最近?
(2)經(jīng)過多長時間,兩行星相距最遠(yuǎn)?
2、如圖所示,甲、乙兩顆衛(wèi)星繞地球做圓周運動,已知甲衛(wèi)星的周期為N小時,每過9N小時,乙衛(wèi)星都要運動到與甲衛(wèi)星同居于地球一側(cè)且三者共線的位置上,則甲、乙兩顆衛(wèi)星的線速度之比為 ( A )
解析:每過9N小時,乙衛(wèi)星都要運動到與甲衛(wèi)星同居于地球一側(cè)且三者共線的位置上,即甲乙兩衛(wèi)星從相距最近到下一次相距最近的時間間隔是9T,設(shè)甲乙的半徑分別為r1,r2,周期分別為T,T’。
解得T’=9T/8
3、(多選)已知地球自轉(zhuǎn)周期為 T0,有一顆與同步衛(wèi)星在同一軌道平面的低軌道衛(wèi)星,自西向東繞地球運行,其運行半徑為同步軌道半徑的四分之一,該衛(wèi)星兩次在同一城市的正上方出現(xiàn)的時間間隔可能是( CD )