《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 微專題30 人造衛(wèi)星運行規(guī)律分析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 微專題30 人造衛(wèi)星運行規(guī)律分析（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

人造衛(wèi)星運行規(guī)律分析 1．考點及要求：(1)萬有引力定律的應(yīng)用(Ⅱ)；(2)環(huán)繞速度(Ⅱ)；(3)第二宇宙速度和第三宇宙速度(Ⅰ).2.方法與技巧：(1)要注意近地衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體做勻速圓周運動的區(qū)別；(2)由a＝rω2＝r()2知，同步衛(wèi)星的向心加速度大于赤道上物體的向心加速度，a近>a同>a物；(3)赤道上的物體由萬有引力和地面支持力的合力充當(dāng)向心力(或說成萬有引力的分力充當(dāng)向心力)，它的運動規(guī)律不同于衛(wèi)星的運動規(guī)律． 1．(同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上物體的區(qū)別)“空間站”是科學(xué)家進行天文探測和科學(xué)實驗的特殊而又重要的場所．假設(shè)“空間站”正在地球赤道平面內(nèi)的圓軌道上運行，其離地球表面的高度為同步衛(wèi)星離地球表面高度的十分之一，且運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致．下列說法正確的是(　　) A．“空間站”運行的速度等于同步衛(wèi)星運行速度的倍 B．“空間站”運行的加速度大于同步衛(wèi)星運行的加速度 C．站在地球赤道上的人觀察到“空間站”靜止不動 D．在“空間站”工作的宇航員因不受重力而在艙中懸浮或靜止 2．(宇宙速度問題)利用探測器探測某行星，先讓探測器貼近該星球表面飛行，測得做圓周運動的周期為T1，然后調(diào)節(jié)探測器離行星表面的高度，當(dāng)離行星表面高度為h時，探測器做圓周運動運行一周的時間為T2，則下列判斷正確的是(　　) A．不能求出該行星的質(zhì)量 B．不能求出該行星的密度 C．可求出探測器貼近星球表面飛行時行星對它的引力 D．可求出該行星的第一宇宙速度 3．(衛(wèi)星運行參量的分析)(多選)2012年12月27日，我國自行研制的“北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)”(BDS)正式組網(wǎng)投入商用.2012年9月采用一箭雙星的方式發(fā)射了該系統(tǒng)中的軌道半徑均為21 332 km的“北斗－M5”和“北斗－M6”衛(wèi)星，其軌道如圖1所示．關(guān)于這兩顆衛(wèi)星，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．兩顆衛(wèi)星的向心加速度大小相同 B．兩顆衛(wèi)星速度大小均大于7.9 km/s C．“北斗－M6”的速率大于同步衛(wèi)星的速率 D．“北斗－M5”的運行周期大于地球自轉(zhuǎn)周期 4．(衛(wèi)星運行參量的分析)(多選)2008年我國成功實施了“神舟七號”載人飛船航天飛行，“神舟七號”飛行到31圈時，成功釋放了伴飛小衛(wèi)星，通過伴飛小衛(wèi)星可以拍攝“神舟七號”的運行情況．若在無牽連的情況下伴飛小衛(wèi)星與“神舟七號”保持相對靜止．下述說法中正確的是(　　) A．伴飛小衛(wèi)星和“神舟七號”飛船有相同的角速度 B．伴飛小衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運動的速度比第一宇宙速度大 C．宇航員在太空中的加速度小于在地面上的重力加速度 D．宇航員在太空中不受地球的萬有引力作用，處于完全失重狀態(tài) 5．(多選)火星探測已成為世界各國航天領(lǐng)域的研究熱點，現(xiàn)有人想設(shè)計發(fā)射一顆火星的同步衛(wèi)星，若已知火星的質(zhì)量M，半徑R0，火星表面的重力加速度g0，自轉(zhuǎn)的角速度ω0，引力常量G，則同步衛(wèi)星離火星表面的高度為(　　) A. －R0 B. C. －R0 D. 6．“嫦娥一號”從發(fā)射到撞月歷時433天，其中，衛(wèi)星先在近地圓軌道繞行3周，再經(jīng)過幾次變軌進入近月圓軌道繞月飛行．若月球表面的自由落體加速度為地球表面的，月球半徑為地球的，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)對兩個近地面軌道運行狀況分析可得(　　) A．繞月與繞地飛行周期之比為3∶2 B．月球與地球質(zhì)量之比為1∶96 C．繞月與繞地飛行向心加速度之比為1∶36 D．繞月與繞地飛行線速度之比為2∶3 7．(多選)據(jù)英國《衛(wèi)報》網(wǎng)站2015年1月6日報道，在太陽系之外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆最適宜人類居住的類地行星，繞橙矮星運行，命名為“開普勒438b”．假設(shè)該行星與地球均做勻速圓周運動，其運行的周期為地球繞太陽運行周期的p倍，橙矮星的質(zhì)量為太陽的q倍，則該行星與地球的(　　) A．軌道半徑之比為 B．軌道半徑之比為 C．線速度之比為 D．線速度之比為 8．如圖2所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶．假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運動，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值 B．小行星帶內(nèi)各小行星圓周運動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值 C．太陽對各小行星的引力相同 D．各小行星繞太陽運動的周期均小于一年 9．(多選)如圖3所示，a為地球赤道上的物體，b為沿地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星．關(guān)于a、b、c做勻速圓周運動的說法中正確的是(　　) 圖3 A．地球?qū)、c兩星的萬有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c兩星不受重力 B．周期關(guān)系為Ta＝Tc>Tb C．線速度的大小關(guān)系為vaab>ac 10．目前我國已發(fā)射北斗導(dǎo)航地球同步衛(wèi)星十六顆，大大提高了導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量，這些衛(wèi)星(　　) A．環(huán)繞地球運行可以不在同一條軌道上 B．運行角速度和周期不一定都相同 C．運行速度大小可以不相等，但都小于7.9 km/s D．向心加速度大于放在地球赤道上靜止物體的向心加速度 11．“嫦娥一號”的成功發(fā)射，為實現(xiàn)中華民族幾千年的奔月夢想邁出了重要的一步．已知“嫦娥一號”繞月飛行軌道近似為圓形，距月球表面高度為H，飛行周期為T，月球的半徑為R，引力常量為G.求： (1)“嫦娥一號”繞月飛行時的線速度大小； (2)月球的質(zhì)量； (3)若發(fā)射一顆繞月球表面做勻速圓周運動的飛船，則其繞月運行的線速度應(yīng)為多大． 答案解析 1．B　[由G＝m得v＝ ，離地球表面的高度不是其運行半徑，所以空間站與同步衛(wèi)星線速度之比不是∶1，A錯誤；根據(jù)a＝G，軌道半徑越大，加速度越小，B正確；軌道半徑越大，角速度越小，同步衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，所以空間站的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度，站在地球赤道上的人觀察到空間站向東運動，故C錯誤；在“空間站”工作的宇航員處于完全失重狀態(tài)，靠萬有引力提供向心力，做圓周運動，故D錯誤．] 2．D　[設(shè)行星的半徑為R，由開普勒第三定律得＝，可求得行星的半徑R，由G＝mR()2可求得行星的質(zhì)量M，A項錯誤；由ρ＝可求得行星的密度，B項錯誤；由F＝G可知，由于探測器的質(zhì)量未知，無法求出行星對探測器的引力，C項錯誤；由G＝m可求出該行星的第一宇宙速度，D項正確．] 3．AC　[根據(jù)G＝ma知，軌道半徑相等，則向心加速度大小相等，故A正確．根據(jù)v＝ 知，軌道半徑越大，線速度越小，第一宇宙速度的軌道半徑等于地球的半徑，是做勻速圓周運動的最大速度，所以兩顆衛(wèi)星的速度均小于7.9 km/s，故B錯誤．“北斗－M6”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則線速度大于同步衛(wèi)星的速率，故C正確．因為“北斗－M5”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)T＝ 知，“北斗－M5”的周期小于同步衛(wèi)星的周期，即小于地球自轉(zhuǎn)的周期，故D錯誤．] 4．AC　[根據(jù)伴飛小衛(wèi)星與“神舟七號”保持相對靜止得出伴飛小衛(wèi)星與“神舟七號”具有相同的周期，所以伴飛小衛(wèi)星和“神舟七號”飛船有相同的角速度，故A正確．第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是圓周運動的最大環(huán)繞速度，伴飛小衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運動的速度比第一宇宙速度小，故B錯誤．根據(jù)萬有引力等于重力表示出重力加速度得：＝mg，g＝，在太空距離大于在地面的R，所以宇航員在太空中的加速度小于在地面上的重力加速度，故C正確．宇航員在太空時受地球的萬有引力作用，處于完全失重狀態(tài)，故D錯誤．] 5．AC　[設(shè)火星的自轉(zhuǎn)周期為T，則T＝，由＝m(R0＋h)，可得：h＝ －R0，選項C正確，選項D錯誤；由＝mg0，得GM＝g0R，代入上式可得：h＝ －R0，選項A正確，B錯誤．] 6．B　[設(shè)地球表面處的重力加速度為g，地球的半徑為R，由G＝mg，可得＝＝，選項B正確；由G＝mg＝mR，可得：＝＝，選項A錯誤；星球表面處的重力加速度等于近星球的環(huán)繞向心加速度，故其比為1∶6，選項C錯誤；由G＝mg＝m，可得：＝＝，選項D錯誤．] 7．AC　[設(shè)太陽的質(zhì)量為M，由萬有引力定律、牛頓第二定律、向心力公式可得：＝mR，同理可得：＝m′r，兩方程相比可得：＝，選項A正確，選項B錯誤；由周期公式T＝可得：＝＝，選項C正確，選項D錯誤．] 8．A　[小行星繞太陽做勻速圓周運動，萬有引力提供圓周運動向心力G＝m＝ma＝mr.由小行星的加速度a＝知，小行星內(nèi)側(cè)軌道半徑小于外側(cè)軌道半徑，故內(nèi)側(cè)向心加速度值大于外側(cè)的向心加速度值，故A正確；由線速度v＝ 知，小行星的軌道半徑大于地球的軌道半徑，故小行星的公轉(zhuǎn)速度小于地球公轉(zhuǎn)的線速度，故B錯誤；太陽對小行星的引力F＝G，由于各小行星軌道半徑、質(zhì)量均未知，故不能得出太陽對小行星的引力相同的結(jié)論，故C錯誤；由周期T＝2π 知，由于小行星軌道半徑大于地球公轉(zhuǎn)半徑，故小行星的周期均大于地球公轉(zhuǎn)周期，即大于一年，故D錯誤．] 9．BC　[a、b、c都受到萬有引力作用，A錯誤；赤道上的物體a、同步衛(wèi)星c的周期相同，所以角速度一樣，根據(jù)＝k，所以c的周期大于b的周期，所以B正確．v＝ ，c的半徑大于b，所以vcva，所以C正確；a＝，所以ab>ac，又根據(jù)a＝rω2可知，ac>aa，所以D錯誤．] 10．D　[地球的所有同步衛(wèi)星軌道平面都在赤道面上，故A錯誤；角速度ω＝，它們的運行周期都與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，角速度必然相同，故B錯誤；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，是最大的運行速度，而同步衛(wèi)星的軌道半徑要大于近地衛(wèi)星的軌道半徑，由G＝m得v＝ ，可知同步衛(wèi)星運行的線速度一定小于第一宇宙速度，由開普勒第三定律＝k和v＝可知衛(wèi)星周期相等，則軌道半徑相等，運行速度相等，故C錯誤；衛(wèi)星的向心加速度a＝ω2R，同步衛(wèi)星和靜止在赤道上的物體具有相同的角速度，所以同步衛(wèi)星向心加速度大于靜止在赤道上物體的向心加速度，故D正確．] 11．(1)　(2) (3) 解析　(1)“嫦娥一號”繞月飛行時的線速度大小v＝ (2)設(shè)月球質(zhì)量為M，“嫦娥一號”的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得 G＝m 解得M＝ (3)設(shè)繞月飛船運行的線速度為v，飛船質(zhì)量為m0，則 G＝m0 又M＝， 聯(lián)立解得v＝