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1、第第 5 5 节节 宇宙航行宇宙航行【学习目标学习目标】1.了解人造卫星的有关知识了解人造卫星的有关知识.同步卫星及卫星变轨问题同步卫星及卫星变轨问题 2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.【自主学习自主学习】1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落 地点地点 。如果速度足够大，物体就。如果速度足够大，物体就 ，它将绕地球运动，成为，它将绕地球运动，成为 。 2.第一宇宙速度大小为第一宇宙速度大小为 ，也叫，也叫 速度。速度。
2、第二宇宙速度大小为第二宇宙速度大小为 ，也叫，也叫 速度。速度。 第三宇宙速度大小为第三宇宙速度大小为 ，也叫，也叫 速度。速度。 3.地球卫星有极地卫星、一般卫星和同步卫星几种，其中地球同步卫星的周期与地球卫星有极地卫星、一般卫星和同步卫星几种，其中地球同步卫星的周期与_ _的周期相同，轨道平面与的周期相同，轨道平面与_平面共心，所有同步卫星的高度平面共心，所有同步卫星的高度_ _，环绕速度，环绕速度_.【合作探究合作探究 精讲点拨精讲点拨】知识点一知识点一 宇宙速度宇宙速度 例例 1某星球的质量与地球相同，而该星球的半径为地球半径的某星球的质量与地球相同，而该星球的半径为地球半径的 2 倍
3、，那么从该星球发射倍，那么从该星球发射 人造卫星的第一宇宙速度的大小应为地球的人造卫星的第一宇宙速度的大小应为地球的 倍。倍。针对训练针对训练 1.恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒侏儒”中子星中子星.中子星的半中子星的半 径较小，一般在径较小，一般在 7 km20 km，但它的密度大得惊人，但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为若某中子星的半径为 10 km，密度为，密度为 1.21017kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为（，那么该中子星上的第一宇宙速度约为（ ） A.7.9 km/s B.16.7 km/s C.2.9104
4、 km/s D.5.8104 km/s知识点二知识点二 地球卫星（卫星种类地球卫星（卫星种类 同步卫星同步卫星 卫星变轨）卫星变轨） 例例 2.是否可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道是否可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道 ( )A.与地球表面上某一纬度线与地球表面上某一纬度线(非赤道非赤道)是共面的同心圆是共面的同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆C与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D.与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球
5、是运动的与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的针对训练针对训练 2.在圆轨道上质量为在圆轨道上质量为 m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径 R，地面，地面 上的重力加速度为上的重力加速度为 g，则（，则（ ）A.卫星运行的速度为卫星运行的速度为 B.卫星运行的周期为卫星运行的周期为gR2gR24C.卫星的加速度为卫星的加速度为 D.卫星的角速度为卫星的角速度为g21 Rg 221例例 3.同步卫星是与地球自转同步的卫星，它的周期同步卫星是与地球自转同步的卫星，它的周期 T=24 h.关于同步卫星的下列说法正确的关于同步卫星
6、的下列说法正确的 是（是（ ） A.同步卫星离地面的高度和运行速度是一定的同步卫星离地面的高度和运行速度是一定的 B.同步卫星离地面的高度越高，其运行速度就越大；高度越低，速度越小同步卫星离地面的高度越高，其运行速度就越大；高度越低，速度越小 C.同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动 D.同步卫星的向心加速度与赤道上物体随地球自转的加速度大小相等同步卫星的向心加速度与赤道上物体随地球自转的加速度大小相等针对训练针对训练 3. 2004 年年 10 月月 19 日，中国第一颗业务型同步气象卫星日，中国第一颗业务型同步气象卫星“风云二号风云二号
7、C”发射升发射升 空，并进入预定轨道空，并进入预定轨道.下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述，正确的是（下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述，正确的是（ ） A.速度介于速度介于 7.9 km/s 与与 11.2 km/s 之间之间 B.周期小于地球自转周期周期小于地球自转周期 C.加速度小于地面重力加速度加速度小于地面重力加速度 D.处于平衡状态处于平衡状态例例 4. 宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上 轨道空间站，可采取的方法是轨道空间站，可采取的方法是( )A.飞船加速直到追上空
8、间站，完成对接飞船加速直到追上空间站，完成对接B.飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接 D.无论飞船如何采取何种措施，均不能与空间站对接无论飞船如何采取何种措施，均不能与空间站对接针对训练针对训练 4. 同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体的 引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星引力作用
9、影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图上的小发动机进行修正。如图 7 一一 53 所示中所示中 A 为离地面为离地面 36000km 的同步轨道，的同步轨道，B 和和 C 为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的同步卫星，要使它们回到同步轨道上，应为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的同步卫星，要使它们回到同步轨道上，应 ( )A开动开动 B 的小发动机向前喷气，使的小发动机向前喷气，使 B 适当减速适当减速 B开动开动 B 的小发动机向后喷气，使的小发动机向后喷气，使 B 适当加速适当加速 C开动开动 C 的小发动机向前喷气，使的小
10、发动机向前喷气，使 C 适当减速适当减速 D开动开动 C 的小发动机向后喷气，使的小发动机向后喷气，使 C 适当加速适当加速针对训练针对训练 5.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道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，然后经点火，使其沿椭 圆轨道圆轨道 2 运行，最后再次点火，将卫星送人同步椭圆轨道运行，最后再次点火，将卫星送人同步椭圆轨道 3。轨道。轨道 1、2 相切于相切于 Q 点，轨道点，轨道 2、3 相切于相切于 P 点，如图所示，则当卫星分别在点，如图所示，则当卫星分别在 1、2、3 轨道上正轨道上正 常运行时，以下说法正确的是常运行时，以
11、下说法正确的是 ( ) A.卫星在轨道卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道上的速率大于在轨道 l 上的速率上的速率 B.卫星在轨道卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道上的角速度小于在轨道 1 上的角速度上的角速度 C.卫星在轨道卫星在轨道 1 上经过上经过 Q 点的加速度大于它在轨道点的加速度大于它在轨道 2 上经过上经过 Q 点点 时的加速度时的加速度 D.卫星在轨道卫星在轨道 2 上经过上经过 P 点的加速度等于它在轨道点的加速度等于它在轨道 3 上经过上经过 P 点点 时的加速度时的加速度【有效训练有效训练】1.关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正
12、确的是 ( ) A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C.它是能使卫星进入近地轨道的最小速度它是能使卫星进入近地轨道的最小速度 D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 2.关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是 ( ) A.在发射过程中向上加速时产生超重现象在发射过程中向上加速时产生超重现象 B.在降落过程中向下减速时产生超重现象在降落过程中向下减速时
13、产生超重现象 C.进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象 D.失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的 3.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是 ( ) A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值 B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C.它只能在赤道的正
14、上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 4.关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是 ( ) A.同一轨道上，质量大的卫星线速度大同一轨道上，质量大的卫星线速度大 B.同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大 C.离地面越近的卫星线速度越大离地面越近的卫星线速度越大 D.离地面越远的卫星线速度越大离地面越远的卫星线速度越大 5.2003 年
15、年 8 月月 29 日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火星冲日火星冲日”的天象奇观。这的天象奇观。这 是是 6 万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有 5576 万公里，为人类研究火星万公里，为人类研究火星 提供了最佳时机。如图所示为美国宇航局最新公布的提供了最佳时机。如图所示为美国宇航局最新公布的“火星冲日火星冲日”的虚拟图，则有的虚拟图，则有 ( ) A.2003 年年 8 月月 29 日，火星的线速度大于地球的线速度日，火星的线速度大于地球的线速度 B.2003 年年 8 月月 29 日，火星的线速度小于地球的线速度日，火星的线速度小于地球的线速度 C.2004 年年 8 月月 29 日，火星又回到了该位置日，火星又回到了该位置 D.2004 年年 8 月月 29 日，火星还没有回到该位置日，火星还没有回到该位置6.如图所示的圆如图所示的圆 、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，其圆心均在地球的自转
