（全国通用）高考物理一轮题复习 第五章 万有引力定律 微专题30 人造卫星运动规律分析.doc

人造卫星运动规律分析1考点及要求：(1)万有引力定律的应用()；(2)环绕速度()；(3)第二宇宙速度和第三宇宙速度().2.方法与技巧：(1)要注意近地卫星与赤道上随地球自转的物体做匀速圆周运动的区别；(2)由anr2r()2知，同步卫星的向心加速度大于赤道上物体的向心加速度，a近a同a物；(3)赤道上的物体由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或说成万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星的运动规律1(同步卫星、近地卫星和赤道上物体的区别)“空间站”是科学家进行天文探测和科学实验的特殊而又重要的场所假设“空间站”正在地球赤道平面内的圆轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致下列说法正确的是()a“空间站”运行的速度等于同步卫星运行速度的倍b“空间站”运行的加速度大于同步卫星运行的加速度c站在地球赤道上的人观察到“空间站”静止不动d在“空间站”工作的宇航员因不受重力而在舱中悬浮或静止2(宇宙速度问题)利用探测器探测某行星，先让探测器贴近该星球表面飞行，测得做圆周运动的周期为t1，然后调节探测器离行星表面的高度，当离行星表面高度为h时，探测器做圆周运动运行一周的时间为t2，则下列判断正确的是()a不能求出该行星的质量b不能求出该行星的密度c可求出探测器贴近星球表面飞行时行星对它的引力d可求出该行星的第一宇宙速度3(卫星运行参量的分析)(多选)2012年12月27日，我国自行研制的“北斗导航卫星系统”(bds)正式组网投入商用.2012年9月采用一箭双星的方式发射了该系统中的轨道半径均为21 332 km的“北斗m5”和“北斗m6”卫星，其轨道如图1所示关于这两颗卫星，下列说法正确的是()图1a两颗卫星的向心加速度大小相同b两颗卫星速度大小均大于7.9 km/sc“北斗m6”的速率大于同步卫星的速率d“北斗m5”的运行周期大于地球自转周期4(卫星运行参量的分析)(多选)2008年我国成功实施了“神舟七号”载人飞船航天飞行，“神舟七号”飞行到31圈时，成功释放了伴飞小卫星，通过伴飞小卫星可以拍摄“神舟七号”的运行情况若在无牵连的情况下伴飞小卫星与“神舟七号”保持相对静止下述说法中正确的是()a伴飞小卫星和“神舟七号”飞船有相同的角速度b伴飞小卫星绕地球沿圆轨道运动的速度比第一宇宙速度大c宇航员在太空中的加速度小于在地面上的重力加速度d宇航员在太空中不受地球的万有引力作用，处于完全失重状态5(多选)火星探测已成为世界各国航天领域的研究热点，现有人想设计发射一颗火星的同步卫星，若已知火星的质量m，半径r0，火星表面的重力加速度g0，自转的角速度0，引力常量g，则同步卫星离火星表面的高度为()a. r0 b. c. r0 d. 6“嫦娥一号”从发射到撞月历时433天，其中，卫星先在近地圆轨道绕行3周，再经过几次变轨进入近月圆轨道绕月飞行若月球表面的自由落体加速度为地球表面的，月球半径为地球的，则根据以上数据对两个近地面轨道运行状况分析可得()a绕月与绕地飞行周期之比为32b月球与地球质量之比为196c绕月与绕地飞行向心加速度之比为136d绕月与绕地飞行线速度之比为237(多选)据英国卫报网站2015年1月6日报道，在太阳系之外，科学家发现了一颗最适宜人类居住的类地行星，绕橙矮星运行，命名为“开普勒438b”假设该行星与地球均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球绕太阳运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍，则该行星与地球的()a轨道半径之比为b轨道半径之比为c线速度之比为d线速度之比为8如图2所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动，下列说法正确的是()图2a小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值b小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值c太阳对各小行星的引力相同d各小行星绕太阳运动的周期均小于一年9(多选)如图3所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是()图3a地球对b、c两星的万有引力提供了向心力，因此只有a受重力，b、c两星不受重力b周期关系为tatctbc线速度的大小关系为vavcabac10目前我国已发射北斗导航地球同步卫星十六颗，大大提高了导航服务质量，这些卫星()a环绕地球运行可以不在同一条轨道上b运行角速度和周期不一定都相同c运行速度大小可以不相等，但都小于7.9 km/sd向心加速度大于放在地球赤道上静止物体的向心加速度11“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为h，飞行周期为t，月球的半径为r，引力常量为g.求：(1)“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小；(2)月球的质量；(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为多大答案解析1b由gm得v ，离地球表面的高度不是其运行半径，所以空间站与同步卫星线速度之比不是1，a错误；根据ag，轨道半径越大，加速度越小，b正确；轨道半径越大，角速度越小，同步卫星和地球自转的角速度相同，所以空间站的角速度大于地球自转的角速度，站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动，故c错误；在“空间站”工作的宇航员处于完全失重状态，靠万有引力提供向心力，做圆周运动，故d错误2d设行星的半径为r，由开普勒第三定律得，可求得行星的半径r，由gmr()2可求得行星的质量m，a项错误；由可求得行星的密度，b项错误；由fg可知，由于探测器的质量未知，无法求出行星对探测器的引力，c项错误；由gm可求出该行星的第一宇宙速度，d项正确3ac根据gma知，轨道半径相等，则向心加速度大小相等，故a正确根据v 知，轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度的轨道半径等于地球的半径，是做匀速圆周运动的最大速度，所以两颗卫星的速度均小于7.9 km/s，故b错误“北斗m6”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则线速度大于同步卫星的速率，故c正确因为“北斗m5”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，根据t 知，“北斗m5”的周期小于同步卫星的周期，即小于地球自转的周期，故d错误4ac根据伴飞小卫星与“神舟七号”保持相对静止得出伴飞小卫星与“神舟七号”具有相同的周期，所以伴飞小卫星和“神舟七号”飞船有相同的角速度，故a正确第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是圆周运动的最大环绕速度，伴飞小卫星绕地球沿圆轨道运动的速度比第一宇宙速度小，故b错误根据万有引力等于重力表示出重力加速度得：mg，g，在太空距离大于在地面的r，所以宇航员在太空中的加速度小于在地面上的重力加速度，故c正确宇航员在太空时受地球的万有引力作用，处于完全失重状态，故d错误5ac设火星的自转周期为t，则t，由m(r0h)，可得：h r0，选项c正确，选项d错误；由mg0，得gmg0r，代入上式可得：h r0，选项a正确，b错误6b设地球表面处的重力加速度为g，地球的半径为r，由gmg，可得，选项b正确；由gmgmr，可得：，选项a错误；星球表面处的重力加速度等于近星球的环绕向心加速度，故其比为16，选项c错误；由gmgm，可得：，选项d错误7ac设太阳的质量为m，由万有引力定律、牛顿第二定律、向心力公式可得：mr，同理可得：mr，两方程相比可得：，选项a正确，选项b错误；由周期公式t可得：，选项c正确，选项d错误8a小行星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力gmmamr.由小行星的加速度a知，小行星内侧轨道半径小于外侧轨道半径，故内侧向心加速度值大于外侧的向心加速度值，故a正确；由线速度v 知，小行星的轨道半径大于地球的轨道半径，故小行星的公转速度小于地球公转的线速度，故b错误；太阳对小行星的引力fg，由于各小行星轨道半径、质量均未知，故不能得出太阳对小行星的引力相同的结论，故c错误；由周期t2 知，由于小行星轨道半径大于地球公转半径，故小行星的周期均大于地球公转周期，即大于一年，故d错误9bca、b、c都受到万有引力作用，a错误；赤道上的物体a、同步卫星c的周期相同，所以角速度一样，根据k，所以c的周期大于b的周期，所以b正确v ，c的半径大于b，所以vcva，所以c正确；a，所以abac，又根据ar2可知，acaa，所以d错误10d地球的所有同步卫星轨道平面都在赤道面上，故a错误；角速度，它们的运行周期都与地球的自转周期相同，角速度必然相同，故b错误；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，是最大的运行速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，由gm得v ，可知同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，由开普勒第三定律k和v可知卫星周期相等，则轨道半径相