《高考物理一轮复习第5章天体运动第20课时天体运动与人造卫星学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习第5章天体运动第20课时天体运动与人造卫星学（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 2020 课时课时 天体运动与人天体运动与人造卫星造卫星考点 1 卫星运行参量的分析与比较1理想模型：认为卫星绕中心天体都做匀速圆周运动。2中心天体对卫星的万有引力提供向心力，即是匀速圆周运动的一种应用。3卫星的运行参数随轨道半径变化的规律由Gmamm2rmrm42n2r可得：Mm r2v2 r42 T2Error!当r增大时越高越慢v减小 减小 T增大 n减小 a减小4地球同步卫星的六个“一定”2例 1 (2015北京高考)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么( )A地球的公转周期大于火星的公转周期B地球公转的线速度小于火星公转的线速度
2、C地球公转的加速度小于火星公转的加速度D地球公转的角速度大于火星公转的角速度解析 由T2，得T地v火，B 错误；由ar3 GMGM r得a地a火，C 错误；由得地火，D 正确。GM r2GM r3答案 D(1)一个模型天体(包括卫星)的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型。(2)两条思路思路一：万有引力提供向心力Gmm2rmrmaMm r2v2 r42 T2思路二：在中心天体表面，万有引力等于重力mg(g为天体表面处的重力加速度)GMm R23(3)a、v、T均与卫星(或行星)的质量无关，只由轨道半径和中心天体质量共同决定，所有参量的比较，最终归结到半径的比较。有a、b、c、d四颗地球卫星，a还
3、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，各卫星排列位置如图所示，则下列说法中正确的是( )Aa的向心加速度等于重力加速度gBc在 4 h 内转过的圆心角是 6C在相同时间内b转过的弧长最长Dd的运行周期可能是 23 h答案 C解析 地球赤道上静止的物体随地球自转的向心加速度小于重力加速度，A 错误；同步卫星c在 4 h 内转过的圆心角，B 错误；相同时间内转过的弧长svt由线速度 3v决定，卫星b的线速度最大，因此相同时间内b转过的弧长最长，C 正确；d的轨道比同步卫星c的轨道高，其运行周期比c的大，故其运行周期一定大于 24 h
4、，D 错误。考点 2 宇宙速度的理解与计算1环绕速度与发射速度的比较近地卫星的环绕速度v 7.9_km/s，通常称为第一宇宙速度，它是地球GM RgR周围所有卫星的绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，是在地面上发射卫星的最小发射速度。2三种宇宙速度4例 2 (2015广东高考)(多选)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到 v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星2球。已知地球、火星两星球的质量比约为 101，半径比约为 21，下列说法正确的有( )A探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C探测器分别
5、脱离两星球所需要的发射速度相等D探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大解析 发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动，由，解得GMm R2mv2 Rv ，M为星球的质量，要使探测器脱GM R离星球的吸引，则发射速度为v脱v，该速度与探测器的质量无关，由此22GM R式可知，探测器分别在地球和火星表面发射时的脱离速度不同，A、C 错误；探测器受到的引力F，在两星球表面的引力之比 ，B 正确；探测器脱离星球的过GMm R2F地 F火M地 M火R2 火 R2 地5 25程中，万有引力做负功，势能逐渐增大，D 正确。答案 BD(1)第一宇宙速度的推导有两种方法：由Gm得v1 ；由mgm得Mm R
6、2v2 1 RGM Rv2 1 Rv1。gR(2)第一宇宙速度的公式不仅适用于地球，也适用于其他星球，只是M、R、g必须与相应星球对应，不能套用地球的参数。我国“玉兔号”月球车被顺利送抵月球表面，并发回大量图片和信息。若该月球车在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2。已知地球半径为R1，月球半径为R2，地球表面处的重力加速度为g1，月球表面处的重力加速度为g2，则( )A “玉兔号”月球车在地球表面与月球表面质量之比为G1 G2B地球的质量与月球的质量之比为G1R2 2 G2R2 1C地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比为G2 G1D地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度
7、之比为G1R1 G2R2答案 D解析 “玉兔号”无论在月球表面还是地球表面质量都不会变化，A 错误；地球表面月球车重力G1mg1，月球表面月球车重力G2mg2，可得地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比，C 错误；在天体表面万有引力等于重力，即g1 g2G1 G2G1，G2，可得，B 错误；分析可得地球的第一宇宙速度与月球的第一GM1m R2 1GM2m R2 2M1 M2G1R2 1 G2R2 2宇宙速度之比 ，D 正确。v1 v2g1R1 g2R2G1R1 G2R21(2017南平质检)某星球直径为d，宇航员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物
8、体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为( )6A. B2v0v0 2d hC. D. v0 2h dv0 2d h答案 D解析 物体做竖直上抛运动，根据公式v2gh知星球表面的重力加速度为：g。2 0v2 0 2h根据万有引力提供向心力可得：Gm，解得v；又Gmg，解得：v Mm(d 2)2v2 d 22GM dMm(d 2)2v0 2，故选 D。d h2(2017山东实验中学一诊)地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a1，地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，向心加速度为a2。已知引力常量为G，地球半径为R。下列说法正确的是( )A地球质量M B地球质量Ma1R2 G
9、a2r2 GCa1、a2的关系是a1a2 D加速度之比a1 a2r2 R2答案 B解析 根据Gma2得，地球的质量M，在赤道上有Gmgma1，故 A 错误，Mm r2a2r2 GMm R2B 正确；地球赤道上的物体与同步卫星的角速度相等，根据a2r知， ，a1a1a3 Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3答案 D解析 卫星围绕地球运行时，万有引力提供向心力，对于东方红一号，在远地点时有Gm1a1，即a1，对于东方红二号，有Gm2a2，即Mm1Rh12GMRh12Mm2Rh22a2，由于h2h1，故a1a2，东方红二号卫星与地球自转的角速度相等，由于东方GMRh22红二号做圆周运动的轨道
10、半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径，根据a2r，故a2a3，所以a1a2a3，D 正确，A、B、C 错误。12(2017湖北七市州一模)(多选)“嫦娥三号”携带“玉兔号”月球车首次实现月11球软着陆和月面巡视勘察，并开展月表形貌与地质构造调查等科学探测。 “玉兔号”在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2；地球与月球均为球体，其半径分别为R1、R2；地球表面重力加速度为g1，则( )A月球表面的重力加速度为G1g1 G2B月球与地球的质量之比为G2R2 2 G1R2 1C月球卫星与地球卫星分别绕月球表面与地球表面运行的速率之比为 G1R1 G2R2D “嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆
11、周运动的周期为 2 G1R2 G2g1答案 BD解析 “玉兔号”的质量m，月球表面的重力加速度g2，故 A 错误；G1 g1G2 mG2g1 G1根据mgG，得M，故，故 B 正确；根据v，得 Mm R2gR2 GM月 M地g2R2 2 g1R2 1G2R2 2 G1R2 1GM RgRv月 v地 ，故 C 错误；根据周期公式T 和GMgR2，所以“嫦娥三号”绕g2R2g1R1G2R2 G1R142R3 GM月球表面做匀速圆周运动的周期T 2 ，故 D 正确。42R3 2 g2R2 2G1R2 G2g113(2017重庆一中摸底)(多选)宇宙飞船以周期T绕地球做匀速圆周运动时，由于地球遮挡阳光
12、，会经历类似“日全食”的过程，如图所示。已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看成平行光，宇航员在A点测出的张角为，则( )12A飞船绕地球运动的线速度为2RTsin2B一天内飞船经历“日全食”的次数为T T0C飞船每次在“日全食”过程所需的时间为T 2D飞船的周期为T 2Rsin2RGMsin2答案 ACD解析 飞船绕地球做匀速圆周运动，由于线速度为v，又由几何关系知 sin2r T 2，得r，故v，故 A 正确；地球自转一圈时间为T0，飞船绕地球一圈时R rRsin22RTsin2间为T，飞船绕一圈会有一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，得一天内飞船经历“日全食”的次数为n，故 B 错误；由几何关系知每次在“日全食”过程的时间内T0 T飞船转过角，所需的时间为 t，故 C 正确；万有引力提供向心力，则T 2m2r，得T2r，故 D 正确。GMm r2(2 T)r GM2Rsin2RGMsin2
