2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行章末复习(4)课件

1、习题课：天体运动例1如图1所示,同步卫星与地心的距离为r,运行速率为v1,向心加速度为a1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R,则下列比值正确的是()解析答案图1总结提升一、赤道物体、同步卫星和近地卫星转动量的比较解析地球同步卫星：轨道半径为r,运行速率为v1,加速度为a1；地球赤道上的物体：轨道半径为R,随地球自转的向心加速度为a2；以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星,其轨道半径为R.答案AD总结提升1赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期,如同一圆盘上不同半径的两个点,由vr和a2r可分别判断线速度、向心加速度的关系针对训练 1(多选)关于

2、近地卫星、同步卫星、赤道上的物体,以下说法正确的是()A.都是万有引力等于向心力B.赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等C.赤道上的物体和近地卫星的轨道半径相同但线速度、周期不同D.同步卫星的周期大于近地卫星的周期解析答案解析赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力,A项错误；赤道上的物体和同步卫星有相同周期和角速度,但线速度不同,B项错误；赤道上物体、近地卫星、同步卫星三者间的周期关系为T赤T同T近,根据vr可知v赤v同,则速度关系为v赤v同v近,故C项正确.答案CD二、人造卫星的变轨问题例2如图2所示为卫星发射过程的示意图,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭

3、圆轨道2运行,最后再一次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是()图2A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q 点时的速率D.卫星在轨道2上经过P点时的速率小于它在轨道3上经过P点 时的速率解析答案总结提升解析答案由以上可知,速率从大到小排列为：v2v1v3v2答案D总结提升1.卫星变轨时,先是线速度v发生变化导致需要的向心力发生变化,进而使轨道半径r发生变化.(1)当卫星减速时,卫星所需的向心

4、力F向 减小,万有引力大于所需的向心力,卫星将做近心运动,向低轨道变迁.(2)当卫星加速时,卫星所需的向心力F向 增大,万有引力不足以提供卫星所需的向心力,卫星将做离心运动,向高轨道变迁.以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据.2.卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时,卫星受到的万有引力相同,所以加速度相同.针对训练 2继“天宫一号”空间站之后,我国成功发射“神舟八号”无人飞船,它们的运动轨迹如图3所示.假设“天宫一号”绕地球做圆周运动的轨道半径为r,周期为T,万有引力常量为G.则下列说法正确的是()解析答案图3A.在远地点P处,“神舟八号”的加速度比“天宫一号”的大B.根据题中条件可以计算出地

5、球的质量C.根据题中条件可以计算出地球对“天宫一号”的引力大小D.要实现“神舟八号”与“天宫一号”在远地点P处对接,“神舟八号” 需在靠近P处减速因为不知“天宫一号”的质量,所以根据题中条件计算不出地球对“天宫一号”的引力大小,选项C错误.要实现“神舟八号”与“天宫一号”在远地点P处对接,“神舟八号”需在P处点火加速,选项D错误.答案B三、双星问题导学探究例3如图4所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1m232,下列说法中正确的是()解析答案图4A.m1、m2做圆周运动的线速度之比为32B.m1、

6、m2做圆周运动的角速度之比为32总结提升解析设双星m1、m2距转动中心O的距离分别为r1、r2,双星绕O点转动的角速度为,据万有引力定律和牛顿第二定律得m1、m2运动的线速度分别为v1r1,v2r2,故v1v2r1r223.综上所述,选项C正确.答案C总结提升1.双星问题的特点(1)两星的运动轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点.(2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供.(3)两星的运动周期、角速度相同.(4)两星的轨道半径之和等于两星之间的距离,即r1r2L.解析答案图5返回返回1.地球同步卫星“静止”在赤道上空的某一点,它绕地球运行的周期T1与地球自转的周期T2之间的关系是

7、()A.T1T2 B.T1T2C.T1T2 D.无法确定解析地球同步卫星的周期与地球自转的周期相同,它们的角速度也相等,故C正确.C解析答案12342.如图6所示,地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3,向心加速度分别为a1、a2、a3,则()解析答案图6A.v1v2v3 B.v1v2v3C.a1a2a3 D.a1a3a21234答案D12343. (多选)肩负着“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三号”沿地月转移轨道直奔月球,如图7所示,在距月球表面100 km的P点进行第一次制动后被月球捕获,进入椭圆轨道

8、绕月飞行,之后,卫星在P点又经过第二次“刹车制动”,进入距月球表面100 km的圆形工作轨道,绕月球做匀速圆周运动,在经过P点时会再一次“刹车制动”进入近月点距月球表面15公里的椭圆轨道,然后择机在近月点下降进行软着陆,则下列说法正确的是()图71234A.“嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长B.“嫦娥三号”在轨道上运动的周期最长C.“嫦娥三号”经过P点时在轨道上运动的线速度最大D.“嫦娥三号”经过P点时,在三个轨道上的加速度相等解析答案1234解析由于“嫦娥三号”在轨道上运动的半长轴大于在轨道上运动的半径,也大于轨道的半长轴,根据开普勒第三定律可知,“嫦娥三号”在各轨道上稳定运行时的周期关系为TTT,故A正确,B错误；“嫦娥三号”在由高轨道降到低轨道时,都要在P点进行“刹车制动”,所以经过P点时,在三个轨道上的线速度关系为vvv,所以C错误；由于“嫦娥三号”在P点时的加速度只与所受到的月球引力有关,故D正确.答案AD12344.太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统,它们运行的原理可以理解为,质量为M的恒星和质量为m的行星(Mm),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着.如图8所示,我们可认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星).设万有引力常量为G,恒星和行星的大小可忽