2019版高考物理第5章天体运动第20课时天体运动与人造卫星学案.docx

第20课时天体运动与人造卫星考点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：当r增大时越高越慢4地球同步卫星的六个“一定” 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a得a地a火，C错误；由得地火，D正确。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Gmm2rmrma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)(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C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v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，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v ，M为星球的质量，要使探测器脱离星球的吸引，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v1。(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B地球的质量与月球的质量之比为C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D地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为 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，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宇宙速度之比 ，D正确。 1(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，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为()A. B2v0C. D. 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。根据万有引力提供向心力可得：Gm，解得v；又Gmg，解得：v ，故选D。2(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MCa1、a2的关系是a1a2 D加速度之比答案B解析根据Gma2得，地球的质量M，在赤道上有Gmgma1，故A错误，B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a2，由于h2h1，故a1a2，东方红二号卫星与地球自转的角速度相等，由于东方红二号做圆周运动的轨道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B月球与地球的质量之比为C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 D“嫦娥三号”环绕月球表面做匀速圆周运动的周期为2 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；根据mgG，得M，故，故B正确；根据v，得 ，故C错误；根据周期公式T 和GMgR2，所以“嫦娥三号”绕月球表面做匀速圆周运动的周期T 2 ，故D正确。13(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，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()A飞船绕地球运动的线速度为B一天内飞船经历“日全食”的次数为C飞船每次在“日全食”过程所需的时间为D飞船的周期为T 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sin，得r，