2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第15講 人造衛(wèi)星 宇宙速度課件 新人教版.ppt

考點(diǎn)分階突破 高考模擬演練 教師備用習(xí)題 考綱解讀 第15講 掌握人造衛(wèi)星軌道運(yùn)行參量的比較與變軌問題 掌握幾種常見衛(wèi)星的特點(diǎn) 理解宇宙速度 了解雙星與多星模型 環(huán)繞同一天體的不同軌道高度的衛(wèi)星運(yùn)行參量比較 考點(diǎn)一人造衛(wèi)星軌道運(yùn)行參量比較 知能必備 答案 C 答案 A 答案 C 方法技巧 考點(diǎn)二人造衛(wèi)星變軌問題 知能必備 小于 離心 大于 近心 增加 考向探究 例2 多選 2018 江西南昌摸底 據(jù)報(bào)道 卡西尼號(hào) 探測器于2017年4月26日首次到達(dá)土星和土星內(nèi)環(huán) 由碎冰塊 巖石塊 塵埃等組成 之間 并在近圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng) 在極其稀薄的大氣作用下 開啟土星探測之旅 探測之旅的最后階段 大結(jié)局 階段將持續(xù)到九月中旬 此階段中 卡西尼號(hào) 將一直靠近土星直至墜向土星的懷抱 若 卡西尼號(hào) 只受土星引力和稀薄氣體阻力的作用 則 A 4月26日 卡西尼號(hào) 在近圓軌道上繞土星運(yùn)行的角速度小于內(nèi)環(huán)的角速度B 4月28日 卡西尼號(hào) 在近圓軌道上繞土星運(yùn)行的速率大于內(nèi)環(huán)的速率C 5月到6月間 卡西尼號(hào) 的動(dòng)能越來越大D 6月到8月間 卡西尼號(hào) 的機(jī)械能保持不變 圖15 3 變式1 變軌中的動(dòng)力學(xué)問題 某探測器從月球返回地球過程的開始階段運(yùn)行的軌道可以簡化為 發(fā)射時(shí) 先將探測器發(fā)射至近月圓軌道1上 然后變軌到橢圓軌道2上 最后由軌道2進(jìn)入圓形軌道3 若忽略介質(zhì)阻力 則以下說法中正確的是 A 探測器在軌道2上經(jīng)過近月點(diǎn)A處的加速度大于其在軌道1上經(jīng)過近月點(diǎn)A處的加速度B 探測器在軌道2上從近月點(diǎn)A向遠(yuǎn)月點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的過程中速度減小 機(jī)械能增大C 探測器在軌道2上的運(yùn)行周期小于其在軌道3上的運(yùn)行周期 且由軌道2變?yōu)檐壍?需要在近月點(diǎn)A處點(diǎn)火加速D 探測器在軌道2上經(jīng)過遠(yuǎn)月點(diǎn)B處的運(yùn)行速度小于其在軌道3上經(jīng)過遠(yuǎn)月點(diǎn)B處的運(yùn)行速度 圖15 4 答案 D 答案 A 方法技巧 當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時(shí) 開啟或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或空氣阻力作用 萬有引力不再等于向心力 衛(wèi)星將做變軌運(yùn)行 近心運(yùn)動(dòng)或離心運(yùn)動(dòng) 三種運(yùn)動(dòng)情況如下 兩極點(diǎn) 自轉(zhuǎn)周期 24h 二 三個(gè)宇宙速度1 第一宇宙速度 環(huán)繞速度 v1 7 9km s 是人造地球衛(wèi)星的 也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的 2 第二宇宙速度 逃逸速度 v2 11 2km s 是衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的 3 第三宇宙速度v3 16 7km s 是衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的 最小發(fā)射速度 最大運(yùn)行速度 最小發(fā)射速度 最小發(fā)射速度 考向探究 例3 多選 2017 廣州一模 已知地球半徑R 6390km 自轉(zhuǎn)周期T 24h 表面的重力加速度g 9 8m s2 電磁波在空氣中的傳播速度c 3 108m s 不考慮大氣層對(duì)電磁波的影響 若利用處于同一軌道上且數(shù)量最少的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)將電磁波信號(hào)由地球赤道圓直徑的一端傳播到該直徑的另一端 則 A 衛(wèi)星數(shù)量最少為兩顆B 信號(hào)傳播的時(shí)間至少為8 52 10 2sC 衛(wèi)星運(yùn)行的最大向心加速度為4 9m s2D 衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期至少為24h 變式1 衛(wèi)星對(duì)比 2017 青海三校聯(lián)考 如圖15 5所示 a為放在赤道上相對(duì)地球靜止的物體 隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星 軌道半徑等于地球半徑 c為地球的同步衛(wèi)星 以下關(guān)于a b c的說法中正確的是 A b的線速度大于7 9km sB a b c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的大小關(guān)系為aa ab acC a b c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期關(guān)系為Tc Tb TaD 若b c質(zhì)量相同 則在b c中 b的動(dòng)能較大 c的機(jī)械能較大 圖15 5 變式2 宇宙速度 2017 湖北宜昌一調(diào) 美國宇航局于2011年12月5日宣布發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的 可能適合人類居住的行星 開普勒 22b 其直徑約為地球的2 4倍 至今其確切質(zhì)量和表面成分仍未知 假設(shè)該行星的密度和地球相當(dāng) 根據(jù)以上信息可知該行星的第一宇宙速度約為 A 3 3 103m sB 7 9 103m sC 1 2 104m sD 1 9 104m s 方法技巧 常見衛(wèi)星的四個(gè)比較 1 同步衛(wèi)星的周期 軌道平面 高度 線速度 角速度 繞行方向均是固定不變的 常用于無線電通信 故又被稱為通信衛(wèi)星 2 極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極 由于地球自轉(zhuǎn) 極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋 3 近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星 其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑 其運(yùn)行線速度約為7 9km s 4 赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 由萬有引力和地面支持力的合力充當(dāng)向心力 或者說由萬有引力的分力充當(dāng)向心力 它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同于衛(wèi)星 但它的周期 角速度與同步衛(wèi)星相等 考點(diǎn)四雙星與多星模型 知能必備 考向探究 方法技巧 多星問題的解題技巧 1 挖掘一個(gè)隱含條件 在圓周上運(yùn)動(dòng)天體的角速度 或周期 相等 2 重視向心力來源的分析 雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由它們之間的萬有引力提供 三星或多星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力往往是由多個(gè)星體提供的萬有引力的合力來提供 3 圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和兩天體間的距離是不同的 不能誤認(rèn)為一樣 答案 C 2 2016 北京卷 如圖15 7所示 一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行 在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 下列說法正確的是 A 不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行 衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B 不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行 衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C 衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D 衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動(dòng)量 圖15 7 答案 B 3 2016 全國卷 利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星 可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊 目前 地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6 6倍 假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小 若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的 則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為 A 1hB 4hC 8hD 16h 答案 B 答案 A 2 衛(wèi)星A B均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 二者的角速度之比 A B 1 8 則兩顆衛(wèi)星的 A 軌道半徑之比rA rB 64 1B 軌道半徑之比rA rB 1 4C 運(yùn)行速度之比vA vB 1 D 運(yùn)行速度之比vA vB 1 2 3 2016 天津卷 我國即將發(fā)射 天宮二號(hào) 空間實(shí)驗(yàn)室 之后發(fā)生 神舟十一號(hào) 飛船與 天宮二號(hào) 對(duì)接 假設(shè) 天宮二號(hào) 與 神舟十一號(hào) 都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接 下列措施可行的是 A 使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行 然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B 使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行 然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C 飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速 加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室 兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D 飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速 減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室 兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接 4 多選 2017 江蘇卷 天舟一號(hào) 貨運(yùn)飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空 與 天宮二號(hào) 空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前 天舟一號(hào) 在距地面約380km的圓軌道上飛行 則其 A 角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B 線速度小于第一宇宙速度C 周期小于地球自轉(zhuǎn)周期D 向心加速度小于地面的重力加速度 6 多選 假設(shè)將來人類登上了火星 考察完畢后乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時(shí) 飛船經(jīng)歷如圖所示的變軌過程 則下列關(guān)于這艘飛船的說法中正確的是 A 飛船在軌道 上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能大于在軌道 上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能B 飛船在軌道 上運(yùn)動(dòng)時(shí) 經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度C 飛船繞火星在軌道 上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以與軌道 相同的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同D 飛船在軌道 上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于飛船在軌道 上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度