高三复习 天体和卫星的运行.

1、一一、开普勒行星运动三定律简介、开普勒行星运动三定律简介复习精要复习精要第一定律：所有行星都在椭圆轨道上运动，太阳则第一定律：所有行星都在椭圆轨道上运动，太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上；处在这些椭圆轨道的一个焦点上；第二定律：行星沿椭圆轨道运动的过程中，与太阳的第二定律：行星沿椭圆轨道运动的过程中，与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等；连线在单位时间内扫过的面积相等；第三定律：行星轨道半长轴的立方与其周期的平方成第三定律：行星轨道半长轴的立方与其周期的平方成正比，即正比，即kTr 23开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家第谷的大量开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家第谷的大量观测数据的基

2、础上概括出的观测数据的基础上概括出的, ,给出了行星运动的规律。给出了行星运动的规律。二、二、人造地球卫星的运动参量人造地球卫星的运动参量 这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，实际这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，实际上大多数卫星轨道是椭圆，而中学阶段对做椭圆运动上大多数卫星轨道是椭圆，而中学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。的卫星一般不作定量分析。由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力，于是有引力充当卫星所需的向心力，于是有 mvrTmmrrmvmarMmG 222224向向由此可知：绕地球做匀速圆

3、周运动的卫星各个参量随轨由此可知：绕地球做匀速圆周运动的卫星各个参量随轨道半径道半径r的变化情况分别如下：的变化情况分别如下：(1)向心加速度向心加速度a向向与与r的平方成反比的平方成反比.2rGMa 向向当当r取其最小值时，取其最小值时， a向向取得最大值取得最大值. .22m/s89.gRGMamax 向向(2)线速度线速度v与与r的平方根成反比的平方根成反比rGMv 当当r取其最小值地球半径取其最小值地球半径R时，时，v取得最大值取得最大值.km/s97.RgRGMvmax (3)角速度角速度与与r的二分之三次方成反比的二分之三次方成反比3rGM 当当r取其最小值地球半径取其最小值地球半

4、径R时，时，取得最大值取得最大值.rad/s1023133 .RgRGMmax (4)周期周期T与与r的二分之三次方成正比的二分之三次方成正比.GMrT32 当当r取其最小值地球半径取其最小值地球半径R时，时，T取得最小值取得最小值.min84223 gRGMRTmin 三、三、宇宙速度及其意义宇宙速度及其意义(1)三个宇宙速度的值分别为三个宇宙速度的值分别为v1=7.9 km/sv2=11.2 km/sv3=16.9 km/s(2)宇宙速度的意义宇宙速度的意义当发射速度当发射速度v与宇宙速度分别有如下关系时，被发射与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的运动情况将有所不同物体的运动情况将有所

5、不同当当vv1时，被发射物体最终仍将落回地面；时，被发射物体最终仍将落回地面；当当v1vv2时，被发射物体将环绕地球运动，成为时，被发射物体将环绕地球运动，成为地球卫星；地球卫星；当当v2vv3时，被发射物体将脱离地球束缚，成时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的为环绕太阳运动的“人造行星人造行星”；当当vv3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。时，被发射物体将从太阳系中逃逸。四、四、同步卫星的三个特征同步卫星的三个特征(1) 周期等于地球自转周期即周期等于地球自转周期即T=24小时；小时；(2) 轨道平面必与赤道平面重合；轨道平面必与赤道平面重合；(3) 高度高度h为确定的值为确定的值

6、h=5.6R=3.58104km ：)hR()T(m)hR(MmG 222 km105834443222322 .RTgRRGMTh 1有一颗在地球赤道上方飞行的人造卫星，日落两有一颗在地球赤道上方飞行的人造卫星，日落两小时后赤道附近的人仍能在正上方看到它，若地球半小时后赤道附近的人仍能在正上方看到它，若地球半径为径为R，卫星飞行高度，卫星飞行高度h （ ）A不会小于不会小于RB不会小于不会小于C不会小于不会小于 D不会小于不会小于R)13( R)3-(233)-3(2R 解：解：日落两小时地球转过日落两小时地球转过 =300角，如图示，角，如图示，RhR地球地球太太阳阳光光由几何关系得由几何

7、关系得Rcos)hR( 3033)-3(2Rh D 1关于人造地球卫星，下列说法正确的是关于人造地球卫星，下列说法正确的是 （ ）A人造卫星离地面高度越大，运行周期越小人造卫星离地面高度越大，运行周期越小B人造卫星离地面高度越大，运行速度越小人造卫星离地面高度越大，运行速度越小C所有同步卫星只能地赤道上空的同一轨道上所有同步卫星只能地赤道上空的同一轨道上D同步卫星运行轨道可以是圆，也可是椭圆同步卫星运行轨道可以是圆，也可是椭圆B C7土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星，都沿近似土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星，都沿近似为圆周的轨道绕土星运动。其参数如下表所示，则为圆周的轨道绕土星运动。其参数如下

8、表所示，则两卫星相比土卫十两卫星相比土卫十 （ ）卫星半径卫星半径(m)卫星质量卫星质量(kg)轨道半径轨道半径(m)土卫十土卫十8.901042.0110181.51108土卫十一土卫十一5.701045.6010171.51108（A）受土星的万有引力较大）受土星的万有引力较大（B）卫星表面附近的重力加速度较大）卫星表面附近的重力加速度较大（C）绕土星做圆周运动的向心加速度较大）绕土星做圆周运动的向心加速度较大（D）动能较大）动能较大 ABD8目前世界已进入太空时代目前世界已进入太空时代 “嫦娥奔月嫦娥奔月”工程工程的顺利实施，标志着我国的航天事业进入世界先进的顺利实施，标志着我国的航天事

9、业进入世界先进行列在一次探索太空的过程中，宇宙飞船在近地行列在一次探索太空的过程中，宇宙飞船在近地点点200km、远地点、远地点343km的椭圆轨道上运行时，其的椭圆轨道上运行时，其周期为周期为T，机械能为，机械能为E，通过远地点时的速度为，通过远地点时的速度为v，加速度为加速度为a当飞船运动到远地点时实施变轨，转当飞船运动到远地点时实施变轨，转到离地面高度为到离地面高度为343km的圆轨道上运行，则飞船在的圆轨道上运行，则飞船在此圆轨道上运行时此圆轨道上运行时 ( )A运行周期小于运行周期小于T B速度大于速度大于vC加速度等于加速度等于a D机械能等于机械能等于EB C7我国未来将建立月球

10、基地，并在绕月轨道上建造空我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作间站如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在用下向月球靠近，并将与空间站在B处对接，已知空间处对接，已知空间站绕月轨道半径为站绕月轨道半径为r，周期为，周期为T，引力常量为，引力常量为G，下列说，下列说法中正确的是法中正确的是 ( ) A图中航天飞机正加速飞向图中航天飞机正加速飞向B处处 B航天飞机在航天飞机在B处由椭圆轨道处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速进入空间站轨道必须点火减速 C根据题中条件可以算出月球质量根据题中条件可以算出月球质量 D根

11、据题中条件可以算出空间站受根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小到月球引力的大小空间站空间站航天飞机航天飞机月球月球BA B C16据报道，嫦娥二号探月卫星将于据报道，嫦娥二号探月卫星将于2009年前后发射年前后发射,其环月飞行的高度距离月球表面其环月飞行的高度距离月球表面100 km，所探测到的，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为有关月球的数据将比环月飞行高度为200 km的嫦娥一的嫦娥一号更加翔实。若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周号更加翔实。若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示。则运动，运行轨道如图所示。则 ( ) A嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更小

12、嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更小 B嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更大嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更大 C嫦娥二号环月运行时向心嫦娥二号环月运行时向心 加速度比嫦娥一号更小加速度比嫦娥一号更小 D嫦娥二号环月运行时向心嫦娥二号环月运行时向心 加速度与嫦娥一号相等加速度与嫦娥一号相等月球月球嫦娥一号嫦娥一号嫦娥二号嫦娥二号A 3关于人造地球卫星和宇宙飞船，下列说法中关于人造地球卫星和宇宙飞船，下列说法中错错误的误的是是 ( ) A若已知人造地球卫星的轨道半径和它的周期，利若已知人造地球卫星的轨道半径和它的周期，利用引力常量，就可以算出地球质量用引力常量，就可以算出地球质量 B两颗人造地

13、球卫星，若它们的速率相等，它们的两颗人造地球卫星，若它们的速率相等，它们的轨道半径和绕行周期一定相同轨道半径和绕行周期一定相同 C在同一轨道上同方向运行的两颗卫星，若将前在同一轨道上同方向运行的两颗卫星，若将前面卫星速率减小，后一卫星就可能和前面卫星发生碰面卫星速率减小，后一卫星就可能和前面卫星发生碰撞撞 D在绕地球飞行的宇宙飞船中，若宇航员从舱内在绕地球飞行的宇宙飞船中，若宇航员从舱内慢慢走出并离开飞船，飞船的速率不会发生改变慢慢走出并离开飞船，飞船的速率不会发生改变C19有三颗质量相同的人造地球卫星有三颗质量相同的人造地球卫星1、2、3，1是是放置在赤道附近还未发射的卫星，放置在赤道附近还

14、未发射的卫星，2是靠近地球表是靠近地球表面做圆周运动的卫星，面做圆周运动的卫星，3是在高空的一颗地球同步是在高空的一颗地球同步卫星。比较卫星。比较1、2、3三颗人造卫星的运动周期三颗人造卫星的运动周期T、线、线速度速度v、角速度角速度 和向心力和向心力F，下列判断正确的是，下列判断正确的是 （ ）AT1 T2 T3 B1= 3 2Cv1 = v3 F2 F3 B5人造地球卫星可在高度不同的轨道上运转，下人造地球卫星可在高度不同的轨道上运转，下述判断正确的是述判断正确的是 （ ）A各国发射的所有人造地球卫星的运行速度都不各国发射的所有人造地球卫星的运行速度都不超过超过B各国发射的所有人造地球卫星

15、的运行周期都不各国发射的所有人造地球卫星的运行周期都不超过超过C若卫星轨道为圆形，则该圆形的圆心必定与地若卫星轨道为圆形，则该圆形的圆心必定与地心重合心重合D地球同步卫星可相对地面静止在北京的正上空地球同步卫星可相对地面静止在北京的正上空地RGMvm GMRRTm地地2 A C 6.可以发射一颗这样的人造地球卫星可以发射一颗这样的人造地球卫星,使其圆轨道使其圆轨道（ ）A与地球表面上某一纬度（非赤道）是共面的同与地球表面上某一纬度（非赤道）是共面的同心圆心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆同心圆C与地球表面上的赤道共面的同心圆，且卫星相与

16、地球表面上的赤道共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道是共面的同心圆，且卫星与地球表面上的赤道是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是运动的相对地球表面是运动的 C D4如图所示，如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，为静止于地球赤道上的物体，B为绕为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动为绕地球做圆周运动的卫星，的卫星，P为为B、C两卫星轨道的交点已知两卫星轨道的交点已知A、B、C绕地心运动的周期相同相对于地心，下列说法中绕地心运动的周期相同相对于地心，下列说法中不不正确正确的是的是 ( )A物体物体A和卫星和卫星C具有

17、相同大小的加速度具有相同大小的加速度B卫星卫星C的运行速度大于物体的运行速度大于物体A的速度的速度 C可能出现：在每天的某一时刻可能出现：在每天的某一时刻卫星卫星B在在A的正上方的正上方D卫星卫星B在在P点的运行加速度大小点的运行加速度大小与卫星与卫星C的运行加速度大小相等的运行加速度大小相等CBAPA18“神舟六号神舟六号”绕地球做匀速圆周运动时，距地面绕地球做匀速圆周运动时，距地面高度为高度为343km，运行周期为，运行周期为90分钟；分钟； “嫦娥一号嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动时，距月球表面高度为绕月球做匀速圆周运动时，距月球表面高度为200km，运行周期为运行周期为127分钟。已知

18、地球半径为分钟。已知地球半径为6400km，月球，月球半径为半径为1750km。“嫦娥一号嫦娥一号”与与“神舟六号神舟六号”相比相比较，下列说法中正确的是较，下列说法中正确的是 ( )A“嫦娥一号嫦娥一号”的线速度大的线速度大 B“嫦娥一号嫦娥一号”的角速度小的角速度小C“嫦娥一号嫦娥一号”的向心加速度大的向心加速度大 D两者轨道半径的三次方与周期平方的比值相等两者轨道半径的三次方与周期平方的比值相等B4美国的全球卫星定位系统（简称美国的全球卫星定位系统（简称GPS）由）由24颗卫颗卫星组成，卫星分布在等分地球的星组成，卫星分布在等分地球的6个轨道平面上，每个轨道平面上，每个轨道上又分布有个轨

19、道上又分布有4颗卫星，这些卫星距地面的高度颗卫星，这些卫星距地面的高度均为均为20000km我国自行建立的我国自行建立的“北斗一号北斗一号”卫星卫星定位系统由三颗卫星组成，三颗卫星都定位在距地定位系统由三颗卫星组成，三颗卫星都定位在距地面面36000km的地球同步轨道上比较这些卫星，下的地球同步轨道上比较这些卫星，下列说法中正确的是列说法中正确的是 （ ）A“北斗一号北斗一号”系统中的三颗卫星的质量必须相同，系统中的三颗卫星的质量必须相同，否则它们不能定位在同一轨道上否则它们不能定位在同一轨道上BGPS的卫星较的卫星较“北斗一号北斗一号”的卫星有较小的运行的卫星有较小的运行速度速度CGPS的卫星较的卫星较“北斗一号北斗一号