6.5宇宙航行习题课

1、20152016学年下学期 物理必修二 导学案 编号：15使用时间：3.21编 制:6、5宇宙航行习题课知识点一、第一宇宙速度的计算第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是近地圆轨道上卫星的运行速度.计 算第一宇宙速度有两种方法：(1) 由 G詈=mR得:v；(2) 由 mg = mR得：vgR.【例题】1.某人在一星球上以速率 V竖直上抛一物体，经时间 t后，物体以速率 V落回手中.已知该星球的半径为 R，求该星球上的第一宇宙速度.针对练习1 . （2014江苏）已知地球的质量约为火星质量的 10倍，地球的半径约为火星半径 的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为B.

2、 5.0 km/sA. 3.5 km/sC. 17.7 km/sD. 35.2 km/s小结：推导地球上第一宇宙速度的方法也可以推广运用到其他星球上去.即知道了某g,可以用同样的个星球的质量 M和半径R，或该星球的半径 R及星球表面的重力加速度方法，求得该星球上的第一宇宙速度.知识点二、人造地球卫星1. 卫星轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心位于椭圆的一个焦点上，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律.卫星绕地球沿圆轨道运行时， 由于地球对卫星的万有引力提 供卫星绕地球运动的向心力， 而万有引力指向地心，所以，地心 必须是卫星圆轨道的圆心.

3、卫星的轨道平面可以在赤道平面内如图所示.3、周期T、加速度a与轨道半径r的关系如下:（如同步卫星），也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任意角度,2.人造地球卫星的线速度 V、角速度项目推导式关系式结论V与r的关系MmV2G r2 - mrV奶r越大，V越小-1 -9第六章新授课3与r的关系Mm2G-r = mr32fOMr越大，3越小T与r的关系Mm2 冗2Gp = mr 2T2r越大，T越大a与r的关系MmG r2 maGMa r2r越大，a越小由上表可以看出：卫星离地面冋度越冋，其线克速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.【例题】2.在圆轨道上质量为 m的人造地球卫星，它到

4、地面的距离等于地球的半径R,地球表面的重力加速度为 g，则（A .卫星运动的线速度为 yj2RgB .卫星运动的周期为C.卫星的向心加速度为 2gD .卫星的角速度为/2R4勺万1聽听得懂会做题想明白讲清楚能命题-# -9一题多解 一题多变 多题一解针对练习2 .如图所示是在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫 星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是（A .根据 v=/g?, 可知 VAVBF bF cB .根据万有引力定律，可知卫星所受地球引力3A 3B 3CaAaB 3B 3CD .向心加速度（同步卫星卜针对练习3. （2013海南）“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星 中轨道卫星

5、和倾斜同步卫星组成.地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它 们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍.下列说法正确的是（）A .静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍B .静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的C.静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的D 静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的小结：（1）地球卫星的a、V、3、T由地球的质量M和卫星的轨道半径r决定，当r确定后，卫星的a、V、3、T便确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，俗称“一（r）定四（a、V、3、T）定”.（2）在处理卫星的V、3、T与半径r的关系问题时，常用公式“ gR2= GM ”来替换出 地

6、球的质量M会使问题解决起来更方便.知识点三、同步卫星20152016学年下学期 物理必修二 导学案 编号：15使用时间：3.21编 制：同步卫星是指相对于地面静止的卫星，又叫通讯卫星，其特点如下：(1) 同步卫星的运行方向和地球自转方向一致；(2) 同步卫星的运转周期和地球自转周期相同，即T = 24 h;(3) 同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度；(4) 所有的同步卫星都在赤道的正上方，因为要与地球同步，同步卫星的轨道平面必须 与赤道平面重合；Mm4n2Mm 一 同步卫星的高度固定不变，由Gr+ h2 = m(R + h) , mg= gRt，得离地高度 h =43.6 X 10 km

7、.“天链一号01星”于4月25日在西昌卫星发5月1日成功定点在东经 77赤道上空的同步轨，下列说法正确的是 ()离地面高度一定，相对地面静止【例题】3.据报道，我国数据中继卫星 射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于 道.关于成功定点后的“天链一号 01星”A .运行速度大于 7.9 km/sB.C .绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D .向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等2A ”通信广播卫星是一颗地球同步卫星.在某次实验24圈.那么，该同步卫星与飞船在轨道上正常运针对练习4 .我国发射的“中星中，某飞船在空中飞行了36 h，环绕地球转时相比较()B.同步卫星运转速率

8、比飞船大D.同步卫星离地高度比飞船大3亿年前地球自转的周期约A.同步卫星运转周期比飞船大C.同步卫星运转加速度比飞船大针对练习5. (2014天津)研究表明，地球自转在逐渐变慢，为22小时.假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步 卫星与现在的相比()B.向心加速度变大D.角速度变大A .距地面的高度变大C.线速度变大小结：比较卫星运行参数的方法，利用结论一定四定，越高越慢”判断.知识点四、两个典型问题1. 卫星中的超、失重现象(注(1) 在卫星发射和回收过程中，具有向上的加速度，因此卫星中的物体处于超重状态意不是与物体在地面时所受重力相比).(2) 卫星进入轨道后

9、，不论是圆周运动还是椭圆运动，卫星中的物体对其他物体不再有 挤压或牵拉作用，处于完全失重状态，卫星中的仪器，凡是使用原理与重力有关的均不能 使用.2. 卫星的发射速度与绕行速度第六章新授课（1）发射速度是指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度.要发射一颗人造卫 星，发射速度不能小于第一宇宙速度.因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度.卫星离 地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星（近地卫星）的发射速度最小，其运行根据v可速度即第一宇宙速度.（2）绕行速度是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.知，卫星越高，半径越大，卫星的绕行速度（环绕速度）就越小.【例题】4.关于人造

10、地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是（）A .在发射过程中向上加速时，产生超重现象B .在降落过程中向下减速时，产生超重现象C. 进入轨道做匀速圆周运动时，产生失重现象D .失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的下列关于飞船针对练习6.航天员王亚平在“神舟十号”飞船中进行了首次太空授课.发射和在圆轨道上运行时的说法中，正确的是（）A .飞船的发射速度和运行速度都等于7.9 km/sB .飞船的发射速度大于7.9 km/s，运行速度小于 7.9 km/sC. 飞船比同步卫星的发射速度和运行速度都大D. 王亚平空中授课中的水球实验是在发射过程进行的针对练习7.地球赤道上有

11、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31 ；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32；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33.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 . Fi = F2F3C. V1= V2= VV3B. ai= 32= ga3D . 31 = GJ3mrMm星做近心运动，轨道半径将变小所以要使卫星的轨道半径变小，需开动反冲发动机使卫 星做减速运动.2.加速变轨：卫星的速率变大时，

12、使得万有引力小于所需向心力，即Mm V2十=G-2 a3aiB. a2aia3C. a3aia2D. a3a2ai 5.已知地球质量为 M，半径为R，自转周期为T,地球同步卫星质量为 m,引力常量为G有关同步卫星，下列表述正确的是A 卫星距地面的高度为B 卫星的运行速度小于第一宇宙速度C.卫星运行时受到的向心力大小为MmG R2-11 -9D .卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度课时作业I.可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（）A .与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆听得懂会做题想明白讲清楚能命题-6 -9一题多解一题多变多题一解20152016学年下学期 物理必修

13、二 导学案 编号：15使用时间：3.21编 制：B 与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的 D .与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的2. 当人造卫星进入轨道做匀速圆周运动后，下列叙述正确的是A .在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面内B .卫星运动速度一定等于7.9 km/sC.卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接测出所受重力的大小D .因卫星处于完全失重状态，所以在卫星轨道处的重力加速度等于零3. 下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是（）A 第一宇宙速度 V1= 7.9 km/

14、s，第二宇宙速度 V2= 11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆 轨道上运行时的速度大于等于V1,小于V2B .美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度D .第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度4.探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比（）B .向心加速度变小D 角速度变小A .轨道半径变小C.线速度变小5.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1

15、.5倍，此行星的第一宇宙速度约为（）A. 16 km/sB . 32 km/sC. 4 km/sD. 2 km/s6.星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为第二宇宙速度.星球的第二宇宙速度V2与第一宇宙速度 V1的关系是V2=/2v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度 g的-不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为C .码A .陌B.馮7.为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心,半径为ri的圆轨道上运动，周期为的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为4 n 3A . X星球的质量为 M=石署r2T1，总质量为 m1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星

16、球更近的半径为m2,则（）2B . X星球表面的重力加速度为gx= -nV1 _ 何12V2m2r1D .登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为T2= Tp2&地球“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地高度为同步卫星离C.登陆舱在ri与2轨道上运动时的速度大小之比为地高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致.关于该“空间站”的说法正确的有（ ）A 运行的加速度一定等于其所在高度处的重力加速度B 运行的速度等于同步卫星运行速度的烦倍C.站在地球赤道上的人观察到它向东运动D 在“空间站”工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止9.我国自主研制的“嫦娥三号”，携带“玉兔”月球车

17、已于2013年12月2日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空，落月点有一个富有诗意的名字月球质量为m月，半径为R，引力常量为G,以下说法正确的是（“广寒宫”.若已知A .若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为RGm 月B .若在月球上发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最小周期为2 nC.若在月球上以较小的初速度V0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为R2v22Gm月V0竖直上抛一个物体，则物体从抛出到落回抛出点所D .若在月球上以较小的初速度2用时间为Gm 月 10.宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，飞船为了追上轨道空间站完成对接，可采取的方法是（）A .飞船加速直到追上空间站，完成对接B .飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C 飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接D 无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接11.人们认为某些白矮星（密度较大的恒星）每秒大约自转一周（万有引力常量G =6.67 X 1011 N m2/kg 2，地球半径 R 约为 6.4X 103 km）.（1）为使其表面上的物体能够被吸引住而不致由于快速转动被“甩”掉，它的密度至少为多少？听得懂会做题想明白讲清楚能命题-8 -9一