高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 萬有引力與航天 第2講 人造衛(wèi)星 宇宙速度課件

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1、第第2 2講講人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星宇宙速度宇宙速度一、人造衛(wèi)星1.基本特征:把人造衛(wèi)星繞天體運動看成是勻速圓周運動,其所需的向心力由萬有引力提供。2.表達式:應(yīng)用萬有引力定律分析人造衛(wèi)星的運動:【提示】處理衛(wèi)星問題常用的三個近似:(1)近地衛(wèi)星貼近地球表面運行,可近似認為做勻速圓周運動的半徑等于地球半徑。(2)在地球表面隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體可近似認為其重力等于地球?qū)λ娜f有引力,即(3)衛(wèi)星的運動軌道可近似看作圓軌道。 二、三種宇宙速度 三、地球同步衛(wèi)星1.定義:相對地面靜止的衛(wèi)星。2.基本特征(1)周期為地球自轉(zhuǎn)周期T=24h。(2)軌道在赤道平面內(nèi)。(3)運動的角速度與地球的自轉(zhuǎn)角速度相同。(

2、4)離地面高度一定。(5)軌道和地球赤道為共面同心圓。(6)衛(wèi)星運行速度一定。【提示】(1)一般衛(wèi)星的線速度等可比同步衛(wèi)星大,也可比同步衛(wèi)星小。(2)一般衛(wèi)星的軌道是任意的,同步衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi),但無論是一般衛(wèi)星還是同步衛(wèi)星,其軌道平面一定通過地球的球心。四、極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星1.極地衛(wèi)星:運行時每圈都經(jīng)過南北兩極。2.近地衛(wèi)星:在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星,其運行的軌道半徑可近似認為等于地球的半徑?？键c二考點一考點二考點一2.宇宙速度與運動軌跡的關(guān)系(1)v發(fā)=7.9km/s時,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動。(2)7.9km/sv發(fā)11.2km/s,衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓

3、。(3)11.2km/sv發(fā)a3a1B.a2a1a3C.a3a1a2D.a3a2a1衛(wèi)星的變軌問題1.衛(wèi)星變軌的原因(1)由于對接引起的變軌。(2)由于空氣阻力引起的變軌。典例(2013新課標全國卷)(多選)2012年6月18日,“神舟九號”飛船與“天宮一號”目標飛行器在離地面343km的近圓形軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣。下列說法正確的是 ()A.為實現(xiàn)對接,兩者運行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間B.如不加干預(yù),在運行一段時間后,“天宮一號”的動能可能會增加C.如不加干預(yù),“天宮一號”的軌道高度將緩慢降低D.航天員在“天宮一

4、號”中處于失重狀態(tài),說明航天員不受地球引力作用【參考答案】BC【巧學(xué)妙記】衛(wèi)星變軌問題的實質(zhì)就是向心運動或離心運動,可簡記為“衛(wèi)星從內(nèi)軌道變到外軌道需要加速,從外軌道變到內(nèi)軌道需要減速”。 (2015唐山模擬)(多選)如圖所示,地球衛(wèi)星a、b分別在橢圓軌道、圓形軌道上運行,橢圓軌道在遠地點A處與圓形軌道相切,則 ( AD)A.衛(wèi)星a的運行周期比衛(wèi)星b的運行周期短B.兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的速度大于b的速度C.兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的加速度小于b的加速度D.衛(wèi)星a在A點處通過加速可以到圓軌道上運行【解析】由于衛(wèi)星a的運行軌道的半長軸比衛(wèi)星b的運行軌道半長軸短,根據(jù)開普勒第三定律,衛(wèi)星

5、a的運行周期比衛(wèi)星b的運行周期短,A項正確;衛(wèi)星a在A點處通過加速可以到圓軌道上運行,所以兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的速度小于b的速度,B項錯誤,D項正確;兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的加速度等于b的加速度,C項錯誤。1.(多選)關(guān)于人造地球衛(wèi)星,下列說法哪些是錯誤的 ( BCD)A.發(fā)射衛(wèi)星時,運載火箭飛行的最大速度必須達到或超過第一宇宙速度,發(fā)射才有可能成功B.衛(wèi)星繞地球做圓周運動時,其線速度一定不會小于第一宇宙速度C.衛(wèi)星繞地球做圓周運動的周期只要等于24小時,這個衛(wèi)星一定相對于地面“定點”D.發(fā)射一個地球同步衛(wèi)星,可以使其“定點”于西安市的正上方【解析】第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小速

6、度,也是最大環(huán)繞速度,因此衛(wèi)星運行的速度一定小于或等于第一宇宙速度,A項正確,B項錯誤;只有地球同步衛(wèi)星,才相對地面定點,在其他軌道上也可發(fā)射運行周期為24小時的衛(wèi)星,但其他軌道上的衛(wèi)星的軌道平面一定與赤道平面相交,故它們相對地面是運動的,C、D項錯誤。2.(2016遵義第一次聯(lián)考)地球的第一、第二和第三宇宙速度分別為7.9km/s、11.2km/s和16.7km/s,下列說法正確的是 ( B)A.7.9km/s是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最小速度B.7.9km/s是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度C.若在地面上發(fā)射衛(wèi)星的速度在7.911.2km/s之間,則衛(wèi)星繞地球運行的軌道一定是圓D.若在地面上發(fā)射衛(wèi)星的速度大于16.7km/s,則衛(wèi)星還能繞太陽沿橢圓軌道運行3.(2015北京高考)假設(shè)地球和火星都繞太陽做勻速圓周運動,已知地球到太陽的距離小于火星到太陽的距離,那么 ( D)A.地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期B.地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度C.地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度D.地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度