《2018版高考物理一轮复习 第五章 万有引力定律 5.2 天体运动与人造卫星课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高考物理一轮复习 第五章 万有引力定律 5.2 天体运动与人造卫星课件（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、必考部分力学 1 7章 第五章万有引力定律 第2节天体运动与人造卫星 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 宇宙速度1 第一宇宙速度 1 第一宇宙速度又叫 速度 其数值为 km s 2 第一宇宙速度是人造卫星在 附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度 3 第一宇宙速度是人造卫星的最小 速度 也是人造卫星的最大 速度 环绕 7 9 地面 发射 环绕 2 第二宇宙速度使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 其数值为 km s 3 第三宇宙速度使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 其数值为 km s 地球 11 2 太阳 16 7 已知月球质量与地球质量之比约为1 80
2、 月球半径与地球半径之比约为1 4 则月球上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比最接近 A 9 2B 2 9C 18 1D 1 18 即时突破 二 地球卫星1 地球同步卫星相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星 同步卫星有以下 七个一定 的特点 轨道平面一定 轨道平面与 共面 周期一定 与地球自转周期 即T 角速度一定 与地球自转的角速度 赤道平面 相同 24h 相同 一致 2 极地卫星和近地卫星 1 极地卫星运行时每圈都经过 由于地球自转 极地卫星可以实现全球覆盖 2 近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星 其运行的轨道半径可近似认为等于 其运行线速度约
3、为 km s 3 两种卫星的轨道平面一定通过 南北两极 地球的半径 7 9 地球的球心 多选 北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统 CNSS 建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星 关于这些卫星 以下说法正确的是 A 5颗同步卫星的轨道半径都相同B 5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内C 导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度D 导航系统所有卫星中 运行轨道半径越大的 周期越小 即时突破 1 卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 2 赤道上的物体 近地卫星 同步卫星之间的关系比较 例1 提分秘笈 2017届鹰潭模拟 有a b c d四颗
4、卫星 a还未发射 在地球赤道上随地球一起转动 b在地面附近近地轨道上正常运动 c是地球同步卫星 d是高空探测卫星 设地球自转周期为24h 所有卫星的运动均视为匀速圆周运动 各卫星排列位置如图所示 则下列关于卫星的说法中正确的是 跟踪训练1 1 变轨原理及过程人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道 如图所示 多选 如下图是 嫦娥三号 飞行轨道示意图 假设 嫦娥三号 运行经过P点第一次通过近月制动使 嫦娥三号 在距离月面高度为100km的圆轨道 上运动 再次经过P点时第二次通过近月制动使 嫦娥三号 在距离月面近地点为Q 高度为15km 远地点为P 高度为100km的椭圆轨道 上运动 下列
5、说法正确的是 例2 A 嫦娥三号 在距离月面高度为100km的圆轨道 上运动时速度大小可能变化B 嫦娥三号 在距离月面高度100km的圆轨道 上运动的周期一定大于在椭圆轨道 上运动的圆期C 嫦娥三号 在椭圆轨道 上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速度D 嫦娥三号 在椭圆轨道 上运动经过Q点时的速率可能小于经过P点时的速率 解析 嫦娥三号 在距离月面高度为100km的圆轨道上运动是匀速圆周运动 速度大小不变 选项A错误 由于圆轨道的轨道半径大于椭圆轨道半长轴 根据开普勒定律 嫦娥三号 在距离月面高度100km的圆轨道 上运动的周期一定大于在椭圆轨道 上运动的周期 选项B正确 由于在Q
6、点 嫦娥三号 所受万有引力大 所以 嫦娥三号 在椭圆轨道 上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速度 选项C正确 嫦娥三号 在椭圆轨道上运动的引力势能和动能之和保持不变 Q点的引力势能小于P点的引力势能 所以 嫦娥三号 在椭圆轨道 上运动到Q点的动能较大 速度较大 所以 嫦娥三号 在椭圆轨道 上运动经过Q点时的速率一定大于经过P点时的速率 选项D错误 答案 BC 解答本题时 应注意以下两点 1 轨道 为椭圆轨道 需要利用开普勒行星运动定律解决速度 周期问题 2 明确变轨前后速度的变化 要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道 即增大轨道半径 增大轨道高度h 一定要给卫星增加能量 与在低轨
7、道时比较 卫星在高轨道上的动能Ek减小了 势能Ep增大了 机械能E机也增大了 增加的机械能由燃烧燃料消耗化学能转化而来 提分秘笈 多选 在发射一颗质量为m的地球同步卫星时 先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道 上 离地面高度忽略不计 再通过一椭圆轨道 变轨后到达距地面高为h的预定圆轨道 上 已知它在圆形轨道 上运行时的加速度为g 地球半径为R 图中PQ长约为8R 卫星在变轨过程中质量不变 则 跟踪训练2 方法突破 某天体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分 但它们都处在同一条直线上 由于它们的轨道不是重合的 因此在最近和最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理 而是通过卫星运动的圆心角来衡
8、量 若它们初始位置在同一直线上 实际上内轨道所转过的圆心角与外轨道所转过的圆心角之差为 的整数倍时就是出现最近或最远的时刻 多选 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动 当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间 且三者几乎排成一条直线的现象 天文学称为 行星冲日 据报道 2014年各行星冲日时间分别是 1月6日木星冲日 4月9日火星冲日 5月11日土星冲日 8月29日海王星冲日 10月8日天王星冲日 已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示 则下列判断正确的是 例3 A 各地外行星每年都会出现冲日现象B 在2015年内一定会出现木星冲日C 天王星相邻两次冲日的时间间隔为土
9、星的一半D 地外行星中 海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 解析 设地球的运转周期为T0 角速度为 0 轨道半径为r0 则其他行星的轨道半径为r kr0 根据万有引力定律及牛顿第二定律得 提分秘笈 跟踪训练3 多选 目前 在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转 其中一些卫星的轨道可近似为圆 且轨道半径逐渐变小 若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中 只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用 则下列判断正确的是 A 卫星的动能逐渐减小B 由于地球引力做正功 引力势能一定减小C 由于气体阻力做负功 地球引力做正功 机械能保持不变D 卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 例1 答案 BD 错后感悟 卫星在不同轨
10、道上时机械能不相等 高轨高能 低轨低能 卫星变轨中机械能不守恒 2017届山东师大附中二模 发射地球同步卫星时 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 将卫星送入同步圆轨道3 轨道1 2相切于Q点 轨道2 3相切于P点 如图所示 则以下说法不正确的是 跟踪训练1 A 要将卫星由圆轨道1送入圆轨道3 需要在圆轨道1的Q和椭圆轨道2的远地点P分别点火加速一次B 由于卫星由圆轨道1送入圆轨道3被点火加速两次 则卫星在圆轨道3上正常运行速度要大于在圆轨道1上正常运行的速度C 卫星在椭圆轨道2上的近地点Q的速度一定大于7 9km s 而在远地点P的速度一定小于7 9k
11、m sD 卫星在椭圆轨道2上经过P点时的加速度等于它在圆轨道3上经过P点时的加速度 两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动 地球半径为R a卫星离地面的高度等于R b卫星离地面的高度等于3R 则 1 a b两卫星周期之比Ta Tb是多少 2 若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点的正上方 则a经多长时间两卫星相距最远 例2 设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动 金星在地球轨道的内侧 称为地内行星 在某些特殊时刻 地球 金星和太阳会出现在一条直线上 这时候从地球上观测 金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面 天文学称这种现象为 金星凌日 如图所示 2012年6月6日天空上演的 金星凌日 吸引了全世界数百万天文爱好者 假设地球公转轨道半径为R 金星凌日 每隔t0年出现一次 则金星的公转轨道半径为 跟踪训练2 Thankyouforwatching
