高三一轮复习宇宙航行

1、高碑店一中高三物理复习必修2 2013-10-9 编号：23第5讲宇宙航行、宇宙速度宇宙速度数值(km/s)意义第一宇 宙速度7.9卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度.若7.9 km/swv11.2 km/s,物体绕 运行(环绕速度)第二宇 宙速度11.2物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.若11.2 km/swv16.7 km/s,物体将脱离 在宇宙空间运行(逃逸速度)思考1三种宇宙速度是环绕速度还是发射速度？发射卫星的最小速度是多大？卫星绕地 球在圆形轨道上运行的最大速度为多大？思考2不同星球的第一宇宙速度由什么决定？二、人造卫星.人造卫星的参量：(1)人造卫星的动力学特征万有引力提供向心

2、力，即G%mv7=mrco2=m(K2r.(2)人造卫星的运动学特征线速度v： v= ,随着轨道半径的增大，卫星的线速度减小。角速度3： 3= ,随着轨道半径的增大，卫星的角速度减小.周期T： T=2tt ,随着轨道半径的增大，卫星的周期增大.地球同步卫星的特点(1)轨道平面一定：(2)周期一定：与地球 ,即T= 24 h= 86400 s.(3)角速度-1定: 与地球自转的 Mm 4 7 /目 3 GMT2_4 .r(4)局度一te：据G-p-nm?2r得r=41 =4.24X10 km ,卫星离地面图度R=6R(为恒量).忍别人所不能忍的痛，吃别人所不能吃的苦，方能收获别人所得不到的收获(

3、5)速率一定：运动速度 v = 2兀/T = 3.07 km/s(为恒量).(6)绕行方向一定：与地球自转的 .极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖.(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于,其运行线速度约为 7.9 km/s.(3)两种卫星的轨道平面一定通过 .名师指津：(1)卫星绕地球运行的最小周期约为85分钟.(2)人造地球卫星绕地球运行时，处于失重状态，并不是不受重力作用，是因为重力完全用来提供卫星做圆周运动的向心力.考点一：天体运动过程中基本参量的计算例1如图441所示，a、

4、b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面 TOC o 1-5 h z 的高度分别是 R和2R(R为地球半径).下列说法中正确的是()a、b的线速度大小之比是 也:1/ )a、b的周期之比是1:2亚/ / :a、b的角速度大小之比是3加:4 Ha、b的向心加速度大小之比是9:4 ，、一/【变式训练1】 质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动.已知月球质量为 M月球半径为 R月球表面重力加速度为g,引力常量为G不考虑月球自转的影响，则航天器的A.线速度v =GMC.运行周期T = 2兀D,向心加速度a=GmR2轨道I,产/轨道n:“卷考点二：卫星的变轨运动

5、分析例2 (2012德州模拟)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道I进入椭圆轨道n, B为轨道n上的一点，如右图所示.关于航天高碑店一中高三物理复习必修2 编订：徐国花 审定；杨晓燕 2013-10-9 编号：23飞机的运动，下列说法中正确的是（）A.在轨道n上经过A点的速度大于经过B点的速度B.在轨道n上经过A点的动能小于在轨道I上经过A点的动能C.在轨道n上经过A点的速度大于7.9 km/sD.在轨道n上经过A点的加速度小于在轨道I上经过A点的加速度【变式训练2 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再

6、次点火，将卫星送入同步圆轨道3,轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图443所示.则卫星分别在 1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A.卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度考点三：物理思想方法一一估算法在航天问题上的应用例3 （2011新课标全国卷）卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送.如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数

7、据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8X105 km,运行周期约为27天，地球半径约为6400 km,无线电信号的传播速度为 3X108 m/s）（）A. 0.1s B. 0.25 s C. 0.5 s D. 1 s【变式训练3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小时易错盘点 易错点1不理解发射速度与运行速度关系【典例1人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动，也可以沿椭圆轨道绕地球运动.对忍别人所不能忍的痛、吃别人所不能

8、吃的苦、方能收获别人所得不到的收获于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，以下列说法正确的是（A.近地点速度一定等于7.9 km/s.远地点速度一定小于7.9 km/sC.发射此卫星的速度一定大于7.9 km/s D .近地点速度一定小于7.9 km/s易错点2混淆同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体的运动特点【典例2同步卫星离地心距离为r,运行速率为v 1,加速度为ai；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为V 2,地球半径为R,则下列比值正确的是a1rA.a2 Ra1 R 2B. a2 rv 1rC.V 2 R_ v 1 D.V 2易错点3对变轨过程中的能量变化认识不清导致出错【

9、典例3 近地人造地球卫星沿圆轨道运行时，由于受到大气的摩擦作用，卫星的运动状况发生了变化，关于这颗卫星的运动，下列说法正确的是A.线速度逐渐减小B.环绕周期逐渐增大C.向心加速度逐渐增大D.角速度逐渐减小课时作业:1.我国未来将建立月球基地,并在绕月轨道上建造空间站.如练图4 41所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在B处对接，已知空间站绕月轨道半径为r,周期为T,万有引力常量为G,下列说法中不正确的是A.图中航天飞机正加速飞向B处B .航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速C.根据题中条件可以算出月球质量D.根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小

10、2. （2013重庆市月考）由于某种原因，人造地球卫星的轨道半径减小了，那么，卫星的（）A.速率变大，周期变大B.速率变小，周期变大C.速率变大，周期变小D.速率变小，周期变小“长征3. （2013河南偃师月考）2012年3月31日18时27分，我国在西昌卫星发射中心用7号通信卫星成功送入预号乙”运载火箭，将法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司制造的亚太高碑店一中高三物理复习必修2 编订：徐国花 审定；杨晓燕2013-10-9 编号：23定轨道.亚太7号卫星将接替在轨运行的亚太2R卫星，定点于东经 76.5度赤道上空，可为亚洲、中东、非洲、澳大利亚、欧洲等提供电视传输和卫星通信服务，并为中国、中东、中亚

11、、非洲等提供电视直播和跨洲际通信广播服务.则下列有关亚太 2R卫星与亚太7号通信卫星的说法正确的是 （）A.相对于地面静止，轨道半径为确定值B.亚太2R卫星被替代后，如果要想返回地球必须对其进行加速C.角速度小于静止在地球赤道上物体的角速度D.向心加速度大于静止在地球赤道上物体的向心加速度4. （2013黑龙江省大庆实验中学期中考试）“神舟九号”绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列事件不可能发生的是 （）A.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球状C.航天员出舱后，手中举起的五星红旗迎风飘扬D.从飞船舱外自由释放的伴飞小卫星与飞船的线速度相等5.如练图4-4-

12、3所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点.已知 A、B、C绕地心 TOC o 1-5 h z 运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是（）/一、A.物体A和卫星C具有相同大小的线速度B.物体A和卫星C具有相同大小的加速度A ;XC.卫星B在P点的加速度与卫星 C在该点的加速度一定相同D.卫星B在P点的线速度与卫星 C在该点的线速度一定相同、一，（2013广西南宁二中、柳州高中、玉林高中联考）绕地球做匀速圆周运动的地球同步卫星，距离地面高度约为地球半径的5.6倍，线速度大小为 vi,周期为Ti；绕地球做匀速圆

13、周运动的人造卫星，距离地球表面高度为地球半径的2倍，线速度大小为 v2,周期为T2；地球A . v 2 v 1v 3v 1v 2 v 3Ti = T3T2T3赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v3,周期为T3,则下列关系正确的是（）（2013陕西省西安八校联考）地球赤道上有一物体随地球的自转， 所受的向心力为 F1,向 心加速度为a1,线速度为v 1,角速度为 以；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v 2,角速度为32；地球的同步卫忍别人所不能忍的痛, 吃别人所不能吃的苦, 方能收获别人所得不到的收获星所受的向心力为 F3,向心加速度为S3,线速度为v 3,角速度为 但；地球表面的重力加 速度为g,第一宇宙速度为 V,假设三者质量相等，则 （）A. Fi= F2F3B. ai= a2= ga3C. vi = v2= vv3D. 3=%32（2013云南省昆明一中月考）“嫦娥一号”探月卫星绕地运行一段时间后，离开地球飞向月球.如