专题---人造卫星与航天

1、学程 人造卫星与航天一人造卫星发射原理1、什么是人造卫星？地球对周围的物体有引力的作用，因而抛出的物体要落回地 面.但是，抛出的初速度越大，物体就会飞得越远.如果没有空 气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将 围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造 卫星。那么，这个初速度至少多大？分析：地球可以看做一个巨大的拱行桥，桥面的半径是地球 半径（约6400km）。地面上有一辆车，假设可以不断加速，当地 面对车的支持力 Fn=0时，它的速度多大？3、同步卫星位置：周期：离地高度：运行速度：即所有同步卫星都在同一条轨道上运行！例3.关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下

2、述说法正确的是A.已知它的质量是1.24 t,若将它的质量增为 2.84 t,其同步轨道半径变为原来的2倍B.它的运行速度为 7.9 km/sC.它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播D.它距地面的高度约为地球半径的5倍，所以卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速1度的左练习3、已知地球质量为 MG有关同步卫星，下列表述正确的是半径为（R,)自转周期为 T,地球同步卫星质量为m引力常量为2、宇宙速度第一宇宙速度：是人造卫星的最小 速度，也是卫星的最大的 速度。第二宇宙速度（脱离速度）：是使物体挣脱地球引力束缚的最小速度，是人造 的最小发 射速度，其大小为 11.2km/s

3、。第三宇宙速度（逃逸速度）：是使物体挣脱太阳引力束缚的最小速度，是人造 的最小发 射速度，其大小为 16.7km/s。A.卫星距地面的高度为3 gmT.卫星的运行速度小于第一宇宙速度C.卫星运行时受到的向心力大小为Mm朱D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度例题1.已知地球的第一宇宙速度为7.9km/s,第二宇宙速度为11.2km/s,则沿圆轨道绕地球运行的人造卫星的运动速度A.只需满足大于 7.9km/sB .小于等于 7.9km/sC.大于等于 7.9km/s,而小于11.2km/s D, 一定等于 7.9km/s练习1. 1990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的

4、第2752号小行星命名为吴健练习4、设同步卫星离地心的距离为r,运行速率为V1,加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,近地卫星速度为V2,地球的半径为 R,则下列比值正确的是 （）V1ra r _aR2v1 rA. 一=一B . =C . =-2D . 一 二、|一V2 Ra2 Ra2 rv2R练习5、如图所示，地球上空有人造地球同步通信卫星，它们向地球发射微波，但无论同步卫 星数目增到多少个，地球表面上总有一部分面积不能直接收到它们发射来的微波，问这个面积S与地球面积S0之比至少有多大？（结果要求保留两位有效数字，半径为R,高为h的球缺的表面积为年一筋电，球面积为S=4

5、tiQ。）雄星，其直径为32 km,如该小行星的密度和地球相同，则其第一宇宙速度为m /s,已知地球半彳5R =6400km,地球的第一宇宙速度为8 km/s.二人造地球卫星的运行1、运动参量：（自己会推导）速度：角速度：周期：向心加速度：4、卫星的变轨、对接问题例4、2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务 后，在A点从圆形轨道I进入椭圆轨道H ,B为轨道H上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）A.在轨道H上经过 A的速度小于经过 B的速度B.在轨道H上经过 A的动能大于在轨道I上经过 A的动能C.在轨道n上运动的周期小于在轨道I上运动的周期D.在轨道

6、n上经过 A的加速度小于在轨道I上经过 A的加速度例2、两颗人造地球卫星质量之比为m1： m2=3: 1,绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为门：2=1:2,则它们的线速度大小之比V1： V2= ；角速度之比为3 1 ： 3 2=；周期之比T： T2= ；地球对它们的万有引力大小之比F1： F2= 。练习2、人造卫星在太空绕地球运行中，若天线偶然折断，天线将A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动，落向地球C.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动D .做自由落体运动，落向地球2、近地卫星（R=r）:例5、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， 道空间站，可采取的方法

7、是A.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C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接D.无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接练习6、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，当卫星分别在 1、 2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）飞船为了追上轨A.卫星在轨道 B.卫星在轨道 C.卫星在轨道 D.卫星在轨道Q点时的加速度P点时的加速度3上的速率大于在轨道1上的速率3上的角速度小于在

8、轨道1上的角速度1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过 5、卫星的发射与运行中的超、失重现象一g、，1g 公例6、飞船以a=2的加速度匀加速上升，在飞船上用弹黄秤测得10kg的物体重为75N ,由此可知，飞船距离地面的高度为 km。（ R=6.4 x 103km, g=10m/s2）练习7、宇宙飞船在离地面高为h=R的轨道上做匀速圆周运动，飞船内一弹簧秤下悬挂一质量为m的重物，R为地球的半径，g为地面处的重力加速度，则弹簧秤的读数为（）11-mgmgA. 2B. 4C. mgD. 04、我国在2007年4月份发射的探月卫星“嫦娥 1号”。设想嫦娥号

9、登月飞船贴近月球表面做 匀速圆周运动，测得其周期为T。飞船在月球上着陆后，自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P。已知引力常量为 G,由以上数据可以求出的量有（）A.月球的半径B.月球的质量C.月球表面的重力加速度D.月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度5、晴天晚上，人能看到卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内。一个可看成漫反射 体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动。春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后 8小时时在西边的地平线附近恰能看到它，之后极快地变暗而看不到了。已知地球的半径 R=6.4X 106m。试估算卫星轨道离地面的高度。解析：练习8、20

10、05年10月12日，我国成功发射了 “神州”六号载人飞船。这是继 2003年10月15日神舟五号载人飞船成功发射之后，人类探索太空历史上的又一次重要成就。这次执行任务的长二F型运载火箭，全长 58.3 m,起飞质量为479.8 t,刚起飞时，火箭竖直升空，航天员费俊龙、聂海胜有较强的超重感，仪器显示他们对座舱的最大压力达到他们体重的5倍。飞船入轨之后，在115.5 h内环绕地球飞行 77圈，将飞船的轨道简化为圆形，求1）点火发射时，火箭的最大推力。（g取10m/s2,结果保留两位有效数字）2）飞船运行轨道与地球同步卫星轨道的半径之比（可以保留根号）6、巩固练习1、为了对火星及其周围的空间环境进

11、行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为 和h2的圆轨道上运动时，周期分别为 Ti 和丁2。火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为Go仅利用以上数据，可以计算出A .火星的密度和火星表面的重力加速度B.火星的质量和火星对 萤火一号”的引力C.火星的半径和 萤火一号”的质量D.火星表 面的重力加速度和火星对萤火一号”的引力6、发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为 A,远地点为Bo在卫星沿椭圆轨道运

12、动经过 B点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B在同步轨道上），如图所示。两次点火过程都是使卫星沿切向方向加速，并且点火时间很短。已知同步卫星的运动周期为T,地球的半径为R,地球表面重力加速度为 g,求：（1）卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小；（2）卫星同步轨道距地面的高度。解析：7、如图，质量分别为 m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕 匀速周运动，星球 A和B两者中心之间距离为 L。已知A、B的中心和始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为 Go1求两星球做圆周运动的周期。2在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行为的周期记为Ti。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期 丁2。已知地球和月球的质量分别为5.98 1024kg和7.35 1022kg 。求T2与Ti两者平方之比。（结果保留3位小数）2、月球与地球质量之比约为1 : 80,有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点。做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为A 1: 6400B 1: 80C 80: 1D 6400: 1/3、我国未来将建立月球基地，并在绕