第四讲　第2课时　综合深化学习-天体运动与人造卫星

第2课时综合深化学习—天体运动与人造卫星由近几年的考情分析可知，对本专题的考查内容主要有：中心天体的质量和密度、第一宇宙速度、卫星运行中的各种运动参量与卫星轨道半径的关系及同步卫星等知识，解题方法主要有：公式法、比例法和估算法，试题题型以选择题为主，多为容易或中等难度。类型(一)天体质量、密度的估算[例1]

2020年12月“嫦娥五号”完成在月球表面自动取样，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度。“嫦娥五号”绕月球做匀速圆周运动时的轨道半径为r，运行周期为T，已知万有引力常量为G，根据以上信息可以求出 (

)A．月球的平均密度 B．月球的第一宇宙速度C．月球质量 D．月球表面的重力加速度[答案]

C[例2]

(2021·全国乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU(太阳到地球的距离为1AU)的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为 (

)A．4×104M B．4×106MC．4×108M D．4×1010M[答案]

B[针对训练]1．(2021·广东高考)2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是

(

)A．核心舱的质量和绕地半径B．核心舱的质量和绕地周期C．核心舱的绕地角速度和绕地周期D．核心舱的绕地线速度和绕地半径答案：D答案：BD答案：C答案：D类型(二)卫星运行参量的分析与宇宙速度(一)卫星运行参量的分析1．物理量随轨道半径变化的规律2．静止在赤道上空的同步卫星的六个“一定”3．[万有引力的对比](2021·山东等级考)从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受着陆平台的作用力大小之比为

(

)A．9∶1B．9∶2C．36∶1

D．72∶12．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发＝7.9km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动。(2)7.9km/s＜v发＜11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。(3)11.2km/s≤v发＜16.7km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。(4)v发≥16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。[答案]

D[答案]

C[针对训练]1.

(多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先从发射点P进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则 (

)A．该卫星在P点的速度大于7.9km/s，且小于11.2km/sB．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/sC．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ解析：地球卫星的发射速度应大于7.9km/s且小于11.2km/s，故A正确；环绕地球做圆周运动的人造卫星，最大的运行速度是7.9km/s，故B错误；P点比Q点离地球近些，故在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度，C正确；卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，故D正确。答案：ACD答案：

C

类型(三)近地卫星、同步卫星和赤道上物体的比较赤道上的物体、近地卫星、同步卫星各参数之间的比较续表[典例]

1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为

(

)A．a2>a1>a3

B．a3>a2>a1C．a3>a1>a2

D．a1>a2>a3[答案]

D[针对训练]1．(2021·江苏高考)我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星

(

)A．运动速度大于第一宇宙速度