高考物理复习第五章万有引力定律5.2天体运动与人造卫星

必考部分力学/1-7章第五章万有引力定律第2节天体运动与人造卫星1/49栏目导航1234抓知识点抓重难点课时跟踪检测抓易错点2/49抓知识点专心研读领悟细微深处13/49一、宇宙速度1．第一宇宙速度(1)第一宇宙速度又叫_____速度，其数值为____km/s.(2)第一宇宙速度是人造卫星在____附近围绕地球做匀速圆周运动时含有速度．(3)第一宇宙速度是人造卫星最小_______速度，也是人造卫星最大_____速度．围绕7.9地面发射围绕4/492．第二宇宙速度使物体摆脱______引力束缚最小发射速度，其数值为______km/s.3．第三宇宙速度使物体摆脱_____引力束缚最小发射速度，其数值为_____km/s.地球11.2太阳16.75/49 已知月球质量与地球质量之比约为1∶80，月球半径与地球半径之比约为1∶4，则月球上第一宇宙速度与地球上第一宇宙速度之比最靠近()A．9∶2B．2∶9C．18∶1D．1∶18即时突破6/49二、地球卫星1．地球同时卫星相对于地面静止且与地球自转含有相同周期卫星叫地球同时卫星．同时卫星有以下“七个一定”特点：①轨道平面一定：轨道平面与_________共面．②周期一定：与地球自转周期_____，即T＝______.③角速度一定：与地球自转角速度_____．赤道平面相同24h相同7/49一致

8/492．极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过____________，因为地球自转，极地卫星能够实现全球覆盖．(2)近地卫星是在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动卫星，其运行轨道半径可近似认为等于___________，其运行线速度约为______km/s.(3)两种卫星轨道平面一定经过___________．南北两极地球半径7.9地球球心9/49 (多项选择)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建成后北斗卫星导航系统包含5颗同时卫星和30颗普通轨道卫星．关于这些卫星，以下说法正确是()A．5颗同时卫星轨道半径都相同B．5颗同时卫星运行轨道必定在同一平面内C．导航系统全部卫星运行速度一定大于第一宇宙速度D．导航系统全部卫星中，运行轨道半径越大，周期越小即时突破10/4911/49抓重难点动手演练掌握提分技巧212/491．卫星各物理量随轨道半径改变规律重难点1卫星运行参量比较与运算

13/492．赤道上物体、近地卫星、同时卫星之间关系比较比较内容赤道上物体近地卫星同时卫星向心力起源万有引力分力万有引力向心力方向指向地心重力与万有引力关系重力略小于万有引力重力等于万有引力14/4915/4916/49例117/4918/49提分秘笈19/49(届鹰潭模拟)有a、b、c、d四颗卫星，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是地球同时卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24h，全部卫星运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所表示，则以下关于卫星说法中正确是()跟踪训练120/4921/491．变轨原理及过程人造卫星发射过程要经过屡次变轨方可抵达预定轨道，如图所表示．重难点2人造卫星变轨问题

22/4923/4924/49(多项选择)以下列图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图．假设“嫦娥三号”运行经过P点第一次经过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为100km圆轨道Ⅰ上运动，再次经过P点时第二次经过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为Q、高度为15km，远地点为P、高度为100km椭圆轨道Ⅱ上运动，以下说法正确是()例225/49A．“嫦娥三号”在距离月面高度为100km圆轨道Ⅰ上运动时速度大小可能改变B．“嫦娥三号”在距离月面高度100km圆轨道Ⅰ上运动周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动圆期C．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时加速度一定大于经过P点时加速度D．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时速率可能小于经过P点时速率26/49【解析】

“嫦娥三号”在距离月面高度为100km圆轨道上运动是匀速圆周运动，速度大小不变，选项A错误；因为圆轨道轨道半径大于椭圆轨道半长轴，依据开普勒定律，“嫦娥三号”在距离月面高度100km圆轨道Ⅰ上运动周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动周期，选项B正确；因为在Q点“嫦娥三号”所受万有引力大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时加速度一定大于经过P点时加速度，选项C正确；“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动引力势能和动能之和保持不变，Q点引力势能小于P点引力势能，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动到Q点动能较大，速度较大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时速率一定大于经过P点时速率，选项D错误．【答案】BC27/49解答本题时，应注意以下两点：(1)轨道Ⅱ为椭圆轨道，需要利用开普勒行星运动定律处理速度、周期问题．(2)明确变轨前后速度改变，要使卫星由较低圆轨道进入较高圆轨道，即增大轨道半径(增大轨道高度h)，一定要给卫星增加能量，与在低轨道时比较，卫星在高轨道上动能Ek减小了，势能Ep增大了，机械能E机也增大了(增加机械能由燃烧燃料消耗化学能转化而来)．提分秘笈28/49 (多项选择)在发射一颗质量为m地球同时卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行圆轨道Ⅰ上(离地面高度忽略不计)，再经过一椭圆轨道Ⅱ变轨后抵达距地面高为h预定圆轨道Ⅲ上．已知它在圆形轨道Ⅰ上运行时加速度为g，地球半径为R，图中PQ长约为8R，卫星在变轨过程中质量不变，则()跟踪训练229/4930/4931/49方法突破：某天体两颗卫星之间距离有最近和最远之分，但它们都处于同一条直线上．因为它们轨道不是重合，所以在最近和最远相遇问题上不能经过位移或弧长相等来处理，而是经过卫星运动圆心角来衡量，若它们初始位置在同一直线上，实际上内轨道所转过圆心角与外轨道所转过圆心角之差为π整数倍时就是出现最近或最远时刻．重难点3卫星追及相遇问题

32/49 (多项选择)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线现象，天文学称为“行星冲日”．据报道，年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日．已知地球及各地外行星绕太阳运动轨道半径以下表所表示，则以下判断正确是()例3地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.5193033/49A.各地外行星每年都会出现冲日现象B．在年内一定会出现木星冲日C．天王星相邻两次冲日时间间隔为土星二分之一D．地外行星中，海王星相邻两次冲日时间间隔最短【解析】设地球运转周期为T0、角速度为ω0、轨道半径为r0，则其它行星轨道半径为r＝kr0①依据万有引力定律及牛顿第二定律得34/4935/49提分秘笈36/49跟踪训练337/4938/49抓易错点亲身体会击破微弱步骤339/49 (多项选择)当前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星轨道可近似为圆，且轨道半径逐步变小．若卫星在轨道半径逐步变小过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力作用，则以下判断正确是()A．卫星动能逐步减小B．因为地球引力做正功，引力势能一定减小C．因为气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做功小于引力势能减小例1易错点1卫星变轨后能量是否发生改变

40/49【答案】BD【错后感悟】卫星在不一样轨道上时机械能不相等，“高轨高能，低轨低能”，卫星变轨中机械能不守恒．41/49 (届山东师大附中二模)发射地球同时卫星时，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，最终再次点火，将卫星送入同时圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所表示，则以下说法不正确是()跟踪训练142/49A．要将卫星由圆轨道1送入圆轨道3，需要在圆轨道1Q和椭圆轨道2远地点P分别点火加速一次B．因为卫星由圆轨道1送入圆轨道3被点火加速两次，则卫星在圆轨道3上正常运行速度要大于在圆轨道1上正常运行速度C．卫星在椭圆轨道2上近地点Q速度一定大于7.9km/s，而在远地点P速度一定小于7.9km/sD．卫星在椭圆轨道2上经过P点时加速度等于它在圆轨道3上经过P点时加速度43/4944/49 两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动．地球半径为R，a卫星离地面高度等于R，b卫星离地面高度等于3R.则：(1)a、b两卫星周期之比Ta∶Tb是多少？(2)若某时刻两卫星恰好同时经过地面同一点正上方，则a经多长时间两卫星相距最远？例2易错点2卫星追及相遇中何时相距最远

45/4946/49 设金星和地球绕太阳中心运动是公转方向相同且轨道共面匀速圆周运动，金星