高中物理必修二卫星部分精选习题

3 .解决关键难点：1 .人造地球卫星发射速度关于人造地球卫星，这个速度是人造地球卫星在轨道上的运行速度，随着轨道半径的增大其大小减小，但是在人造地球卫星的发射过程中火箭必须克服地球的引力进行工作，所以要把卫星发射到远离地球的轨道上，在地面上所需的发射速度就会增大。2 .人造卫星运行速度、角速度、周期与半径的关系如果基于重力提供向心力，由(1)可知，人造卫星的运行速度与轨道半径的平方根成反比，因此半径越大(即卫星离地越远)，线速度越小。由(2)可知，即半径越大角速度越小。由(3)可知，半径越大，周期越长，发射人造地球卫星的最小周期约为85分钟。3 .人造卫星发射速度和运行速度(环绕速度)(1)发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度，发射后未补充能量。 被发射物只靠自身的初始动能克服地球的引力上升到一定的高度，进入运动轨道(注意：发射速度应用多级火箭发射时，被发射物不是离开地面发射装置的初始速度)。 发射人造卫星，发射速度不得小于第一宇宙速度。 因此，第一宇宙速度是最小发射速度。 卫星离地越远，卫星的发射速度越大，接近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，是其运行速度，即第一宇宙速度。(2)运行速度是指卫星进入轨道后绕地球等速旋转运动的线速度，卫星越高，半径越大，卫星的运行速度(旋转速度)越小，近地卫星被认为是其他较高的卫星。4 .人造卫星的超重和减重(1)发射人造卫星时，发生了加速运动。 回到地面的时候发生了减速运动。 这两个过程的加速度方向都是向上的，过重状态。(2)人造卫星沿圆轨道运行时，由于重力提供向心力，处于完全失重的状态，在这种情况下，与重力有关的力学现象将不再发生。 因此，卫星上的设备不能使用与重力有关的制造原理，同样也不能进行与重力有关的实验。5 .人造卫星加速度(1)重力加速度。(2)重力加速度。(3)向心加速度。(4)卫星绕地球运动的向心加速度和伴随地球自转的物体的向心加速度的比较。卫星绕地球运动的向心力是地球由卫星的万有引力提供的，放置在地面上的物体由万有引力的一个分力提供，两个向心力的数值相当不同，例如质量的物体只是地球在赤道上自转所需的向心力，它就承受着地球的引力。卫星绕地球运动的向心加速度，其中m为地球质量，r为卫星与地心的距离物体随地球自转的向心加速度。 其中，t是地球的自转周期，r是地球的半径。6 .地球同步卫星相对于地面静止、与地球自转周期相同的卫星称为地球同步卫星，也称为通信卫星。 同步卫星具有以下特点(1)同步卫星的运行方向与地球自转方向一致。(2)同步卫星的运行周期与地球的自转周期相同，并且(3)同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。(4)与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，向心力必须由万有引力提供，万有引力必须位于轨道平面上，因此同步卫星的轨道平面必须位于赤道平面上，即所有同步卫星必须位于赤道正上方，不能定位于我国某个上空。(5)同步卫星的高度是恒定的。所有同步卫星周期t、轨道半径r、旋转速度v、角速度及向心加速度a的大小相同.【典型例题】问题1，同步卫星问题：例1 .假定地球赤道上的物体随着地球的自转而做圆周运动，向心力或者向心力，线速度或者角速度或者围绕地球表面圆周运动的人造卫星(高度忽略)向心力或者向心力，线速度或者地球同步卫星所接收到的向心力或者向心加速度，线速度或者地球表面的重力加速度或者第一宇宙速度或者第三方的质量相等A. B .C. D答案： d变形式：试验问题：如图(1)所示，地球上空有人工地球同步通信卫星，它们向地球发射微波，但无论同步卫星的数量增加多少，地球表面的一部分面积都无法直接接收发射的微波。 该面积s与地球的面积之比至少是多少，其结果，求出保留2位数的有效数字，知道地球的半径，将半径设为r，将高度设为h的球缺口的表面积设为球面积。(1)(2)解析：如图(2)所示，同步卫星始终位于赤道的上空，其高度也是一定的，由此可知与地球表面的切线被描绘，在两极周围的地区未接收到微波通信，将卫星与地球的质量设为m、m，将与卫星至地底的距离设为r，将地球的自转周期设为tg。得到当用s表示在某一极周围接收微波的区域的面积时，地球的面积。因为地球有两个极，微波不能到达的面积和地球的表面积之比赋值数是有价值的。答案：0.011问题二、卫星轨道动态分析问题：例2 .宇宙飞船在与宇宙空间站相同的轨道上运行，但是如果想与前面的宇宙空间站对接，宇宙飞船就能采取追上轨道宇宙空间站的方法a .宇宙飞船加速到赶上空间站，完成对接b .宇宙飞船从原来的轨道减速到较低的轨道，加速追上宇宙空间站，完成对接c .宇宙飞船加速到高轨道，减速追上宇宙空间站，完成对接d .宇宙飞船采取任何措施都不能与空间站对接答案： b变形式：试题1 :发射地球同步卫星时，先将卫星发射到附近的圆轨道上，然后点火沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。 在轨道1、2接近q点且轨道2、3接近p点(如图所示)的情况下，当卫星分别正常运行1、2、3的轨道时，以下说法是正确的a .轨道3上卫星的速度大于轨道1上的速度b .轨道3上卫星的角速度小于轨道1上的角速度c .卫星通过轨道1时的加速度大于卫星通过轨道2时的加速度d .卫星在轨道2上通过p点时的加速度与在轨道3上通过p点时的加速度相等答案： BD试题2:(2006西安)如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，以下说法正确A. b、c的线速度大小相等，大于a的线速度B. b、c的向心加速度的大小相等，比a的向心加速度大C. c加速度可以赶上同一轨道上的b，b减速度可以等待同一轨道上的cD. a卫星由于某种原因轨道半径逐渐减小，其线速度增大答案： d问题3、天体相关运动参数综合分析问题：(2003西安) 2003年8月29日，火星、地球和太阳位于三点线上，演出了“火星冲日”的天象奇观。 这是6万年来火星最接近地球的一次，与地球的距离为5576万公里，为人类研究火星提供了最佳时机。 如图所示，在美国航空航天局最新发表的“火星大冲日”的假想图中A. 2003年8月29日，火星线速度大于地球线速度B. 2003年8月29日，火星加速度大于地球加速度C. 2004年8月29日，下一个“火星大冲日”出生d .接下来的“火星大冲日”发生在2004年8月29日以后的某一天答案： d变形式：试题1:(2007武汉统一试验)火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道几乎是圆的，火卫一的周期是7小时39分，火卫二的周期是30小时18分，已知两颗卫星相比较a .火卫靠近火星表面b .火卫二的角速度大c .火卫一的运动速度很大d .火卫二的向心加速度大答案：交流试题2:(2007年广东)土星周围有许多大小不同的岩石粒子，土星周围的运动可视为圆周运动，其中两个岩石粒子a、b和土星中心的距离分别为和，忽略所有岩石粒子之间的相互作用。 (结果可以用根式表示)(1)求出岩石粒子a与b线速度之比(2)求出岩石粒子a与b周期之比(3)土星探测器有物体，地球上的重力为10N，推测土星的中心受到土星的引力，地球的半径，推测土星的质量是地球质量的几倍解析： (1)土星质量设粒子质量为m，粒子离土星中心的距离为r，线速度为v。因此，在a、b两个粒子中加油。(2)设粒子绕土星的周期为ta、b两粒子有和得到。(3)地球质量为m，地球半径为r，地球上物体的重力可视为万有引力，探测器上的物体质量以地球表面的重力为，来自土星中心的引力为，则有万有引力的法则鸽子赋值数是有价值的。答案： (1)(2)(3)95。【模拟问题】关于1A人造近地卫星和地球同步卫星，以下几种说法是正确的a .近地卫星可以在北京地理纬度圈确定的平面上等速圆周运动b .近地卫星与地球赤道平面有一定的倾斜角，可以在穿过北京上空的平面上运行c .近地卫星或地球同步卫星上的物体“完全没有重量”，因此重力加速度为零d .地球同步卫星可在地球赤道平面上不同高度运行2A在月球上以初速投球，经过时间t后落入手中，月球半径为r，月球上发射月球卫星绕月球的速度至少为A. B. C. D3A当发射地球同步卫星时，首先将卫星发射至近地面轨道，然后点火，沿椭圆轨道2运行，最后再次点火以将卫星发射至同步轨道3，其中轨道1、2接触q点，而轨道2、3接触p点(如图所示)。 下一个说法是正确的a .轨道3上卫星的速度大于轨道1上的速度b .轨道3上卫星的角速度小于轨道1上的角速度c .卫星通过轨道1时的加速度大于卫星通过轨道2时的加速度d .卫星在轨道2上通过p点时的加速度与在轨道3上通过p点时的加速度相等4B A、b是2个地球卫星，若知道它们的运动周期之比，则a、b两卫星的轨道半径之比和运动速度之比分别为a .b .c .d .5A发现赤道面上的人造地球卫星环绕地球，傍晚赤道上有人发现卫星位于自己的正上方，正在相对地面运动，第二天傍晚又发现该卫星出现在自己的正上方。 关于地球的自转角速度，地表的重力加速度，地球的半径对这个卫星作了如下叙述a .一定是同步卫星b .可能是同步卫星c .这颗卫星离地面的高度d .这颗卫星离地面的高度6B火星和地球的质量之比是a，半径之比是b，下面的说法是正确的a .火星表面第一宇宙速度与地球表面第一宇宙速度之比b .火星表面重力加速度与地球表面重力加速度之比c .火星表面附近运动的卫星与地球表面运动的卫星周期之比d .火星与地球上空运行的卫星的比例7A用m表示同步卫星的质量，h表示离地面的高度，表示地球的半径，表示地球表面的重力加速度，表示地球自转的角速度，则通信卫星从地球受到的重力的大小为A. B. C. D【问题的答案】1.b (等速圆周运动的必要条件之一是受力必须指向圆心，因此人造卫星只是作用于卫星万有引力，力的方向指向地心，而不是指纬度平面与地轴相交的轴心，所以a选项是错误的。 在选项b中讨论的卫星包含上述条件，以使这样的卫星能够以适当的速度成功。 对于选项c，“完全失去重量”是物理现象，物体对支撑物(例如秤)的压力(或对悬挂物的拉力)为零，如果失去了重力就不能直译。 选项c是错误的，因为重力加速度是这个现象中的重力加速度或者是做圆周运动的向心加速度，因为重力仅仅指物体吸引地球的力，并且人造卫星还作用在地球的引力上。 选项d中，地球同步卫星的运行周期与地球的自转周期相同，地球质量是确定值，由于其轨道半径r、周期t与地球质量m有定量的关系，因此轨道半径r是确定值，选项d是错误的。 全身2. B从垂直抛物运动可以看出，物体的往复时间相同，若采取掉落过程，则为22222222222222222222222222222652本身3. B、d 卫星在1、3的圆形轨道上运行时，r越大可知v越小，因此轨道1运行的速度大于轨道3运行的速度，所以a错误。 由于r越大越小，所以b是正确的，通过轨道2或轨道3到达p点时受到的引力相等，加速度也相等，c错误，d是正确的。 全身4. D卫星绕地球运动的向心力是由地球对卫星的万有引力提供的，是由万有引力定律和牛顿定律提供的所以。从问题出发给条件得到。卫星轨道是圆周，重力都提供向心力，卫星必须是等速圆周运动。所以，就是这样的双曲馀弦值。 全身5. C该卫星不是同步卫星，角速度设置为时，可以得到和，因此高度(n=2，3)。 全身6. A、b、c 假设火星的第一宇宙速度是地球上的第一宇宙速度，那么选项a是正确的，所以选项b是正确的，是正确的，选项c是正确的。火星和地球的比是a，可以看出选项d是错误的。 全身根据7. B、c、D万有引力定律的公式，选项a是错误的，选项b是正确的。 万有引力提供向心力，因此选项d是正确的。 同步卫星离地面的距离是一定的。 其中，有解，还有代入整理的双曲馀弦值。 全身3 .知识体系：1 .天体质量计算的几种方法：万有引力定律从动力学的角度解决了天体运动问题，天体运动遵循与地面物体相同的动力学定律。 行星(或卫星)的运动可以视为等速圆周运动，其中，恒星对行星(或行星或其卫星)的万有引力施加向心力。应用万有引力定律，不仅能计算太阳的质量，还能计算其他天体的质量。 以计算地球质量为例，介绍了几种计算天体质量的方法(1)将月球绕地球进行等速圆运动的周期定为t，将半径定为r，万有引力等于向心力，因此可以求出地球的质量。(2)如果知道月球绕地球运动的等速圆周运动的半径r和月球运动的线速度v，地球对月球的引力等于月球等速圆周运动的向心力，因此根据牛顿的第二定律。了解地球的质量。(3)如果知道月球运行的线速度v和运行周期t，由