高考物理一轮复习第四章第五节万有引力与航天二学案

第5课时万有引力与航天（二）【学习目标】1、知道三种宇宙速度的意义及大小；2、知道同步卫星的运行特点；3、了解卫星的变轨问题。【要点导学】1、人造卫星的运行规律是怎样的?2、同步卫星运行的特点是什么？3、三种宇宙速度的含义分别是什么？【典型例题】类型一地球上的物体、近地卫星、同步卫星的比较【例1】地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则（）A．F1=F2＞F3B．a1=a2=g＞a3C．v1=v2=v＞v3D.ω1=ω3＜ω2类型二人造卫星的稳定运行和变轨运行【例2】2022年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道2，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是()A．飞船变轨前后www.ks5u.com的机械能相等B．飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C．飞船在轨道1上运动到P时的速度小于在轨道2上运动到P点时的速度D．飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度图4-5-15\n【变式训练1】为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年，2022年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年。我国发射的“嫦娥一号”卫星绕月球经过一年多的运行，完成了既定任务，于2022年3月1日16时13分成功撞月。如图为“嫦娥一号”卫星撞月的模拟图，卫星在控制点1开始进入撞月轨道.假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R，周期为T，引力常量为G.根据题中信息，以下说法正确的是（）A．可以求出月球的质量B．可以求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力C．“嫦娥一号”卫星在控制点1处应减速D．“嫦娥一号”在地面的发射速度大于11.2km/s图4-5-2类型三、同步卫星【例3】用m表示地球通信卫星（同步卫星）的质量，h表示它离地面的高度，R0表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通信卫星所受到的地球对它的万有引力的大小（）A.　等于0B.　等于C.　等于D.　以上结果均不对【课堂小结】1、同步卫星特点：转动周期和地球的自转周期相同，运行轨道在地球的赤道平面内，距地面的高度是定值；2、第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，又叫环绕速度，是最大的运行速度、最小的发射速度，其数值是7.9km/s；当物体的速度等于或大于11.2km/s，它就会离开地球，我们把11.2km/s5\n叫做第二宇宙速，又叫脱离速度；在地面附近发射一个物体，要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7km/s，这个速度叫做第三宇宙速度，又叫逃逸速度。5\n分层练习第五课时万有引力与航天（二）班级姓名学号一．单项选择题()1．有质量相等的两个人造地球卫星A和B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动.两卫星的轨道半径分别为rA和rB，且rA＞rB.则A和B两卫星相比较，以下说法正确的是A.卫星A的运行周期较大B.卫星A受到的地球引力较大C.卫星A的动能较大D.卫星A的引力势能较小()2．已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为A．6小时B.12小时C.24小时D.36小时二．多项选择题()3．利用下列哪组数据，可以计算出地球质量A．已知地球半径和地面重力加速度B．已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期C．已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量D．已知同步卫星离地面高度和地球自转周期()4．同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1，地球赤道上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A.v1/v2=(R/r)2      B.a1/a2=r/R        C.a1/a2=(R/r)2    D.v1/v2=(R/r)1/ 2()5．新华社消息：2022年9月26日4时03分，神州七号飞船成功进行变轨，由入轨时的椭圆轨道进入距地球表面343km的近圆轨道。飞船发射升空后，进入距地球表面近地点高度约200km、远地点高空约343km的椭圆轨道。实施变轨控制，就是将飞船推入距地球表面约343km的近圆轨道工作。设飞船在椭圆轨道上运行时，其周期为T，机械能为E，通过远地点的速度大小为v，加速度为a，飞船变轨到离地面高度为343km的圆轨道上运行，则飞船在此圆轨道上运行时A.运行周期小于TB.速度大小大于vC.加速度大小等于aD.机械能等于E()6．2022年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的拉格朗日点地球太阳图4-5-3A．线速度大于地球的线速度B．向心加速度大于地球的向心加速度C．向心力仅由太阳的引力提供D．向心力仅由地球的引力提供5\n三．计算题7．新华社莫斯科2022年12月19日电，俄罗斯飞行控制中心19日宣布，国际空间站运行轨道于17日顺利提升了约800m。此次提升轨道从莫斯科时间17日6时50分（北京时间17日11时50分）开始，对接在国际空间站“码头”号对接舱上的俄“进步M—01M”货运飞船的两个发动机被启动，并工作了583秒，从而使其最后到达距地球约354公里的太空轨道．国际空间站运行轨道提升前后轨道半径分别为RA、RB，求国际空间站在轨道提升前后绕地球做匀速圆周运动的速度大小之比时，某同学的一种解法如下：由向心力公式，得，，，若正确说明理由，若不正确给出正确的解题过程。8．如图19-2所示，A是地球的同步卫星。另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h，已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。（1）求卫星B的运行周期.（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？图4-5-45