2022届高考物理人教版一轮复习课件：第四章第4讲万有引力与航天（第三课时）

2022届物理一轮复习 第四章第4讲　万有引力与航天 第三课时 高三物理组 考点三　卫星运行规律及特点 多维探究 题型1宇宙速度 例4 [2020·北京卷，5]我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”．已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是(　　) A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 答案：A 解析：当发射速度大于第二宇宙速度时，探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，故A正确；第二宇宙速度是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界条件，当发射速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时，探测器将围绕地球运动，故B错误；万有引力提供向心力，则有＝，解得第一宇宙速度为v1＝，所以火星的第一宇宙速度为v火＝v地＝v地，所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误；万有引力近似等于重力，则有＝mg，解得火星表面的重力加速度g火＝＝g地＝g地，所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误．故选A. 题型2卫星运行参量的比较 做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供其所需向心力，由G＝m＝mrω2＝mr＝ma可推导出： 例5 (多选)2020年7月31日上午，北斗三号全球卫星导航系统正式开通．若其导航系统中部分卫星的运动轨道如图所示．b为地球同步卫星；c为倾斜圆轨道卫星，其轨道平面与赤道平面有一定的夹角，周期与地球自转周期相同．d为地球的低轨道极地卫星，下列说法正确的是(　　) A．卫星b和卫星c的运行半径相等 B．卫星d的角速度一定比卫星c的角速度小 C．卫星b的向心加速度比卫星d的向心加速度小 D．卫星d的动能一定比卫星b的动能大 答案：AC 解析：根据G＝mr可得T＝，地球同步卫星b的周期与地球自转周期相同，卫星c的周期也与地球自转周期相同，则卫星b、c的轨道半径相等，A正确；根据G＝mrω2可得ω＝，卫星d的轨道半径比卫星c的小，所以卫星d的角速度一定比卫星c的角速度大，B错误；根据G＝ma可得a＝，卫星b的轨道半径大于卫星d的轨道半径，卫星b的向心加速度小于卫星d的向心加速度，C正确；根据G＝m可得Ek＝mv2＝，卫星b的轨道半径大于卫星d的轨道半径，卫星b的速度小于卫星d的速度，但卫星b和卫星d质量关系未知，故动能无法判断，D错误． 例6 [2020·天津卷，2]北斗问天，国之夙愿．我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍．与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星(　　) A．周期大 B．线速度大 C．角速度大 D．加速度大 答案：A 解析：近地轨道卫星的轨道半径稍大于地球半径，由万有引力提供向心力，可得G＝m，解得线速度v＝，由于地球静止轨道卫星的轨道半径大于近地轨道卫星的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的线速度较小，选项B错误；由万有引力提供向心力，可得G＝mr，解得周期T＝2π ，所以地球静止轨道卫星的周期较大，选项A正确；由ω＝，可知地球静止轨道卫星的角速度较小，选项C错误；由万有引力提供向心力，可得G＝ma，解得加速度a＝G，所以地球静止轨道卫星的加速度较小，选项D错误． 练4　[2020·黑龙江哈尔滨三中二模]2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第54颗导航卫星，该卫星被科研人员称为“吉星”，是北斗三号卫星导航系统第二颗地球同步轨道卫星，下列对于“吉星”的说法正确的是(　　) A．“吉星”运行过程中周期保持不变 B．“吉星”运行过程中线速度保持不变 C．“吉星”运行过程中向心加速度保持不变 D．“吉星”可能静止在地球上空的任意位置 解析：本题考查同步卫星的运行特点．由题意可知，“吉星”为地球同步轨道卫星，则运行过程中周期与地球自转周期相同，即保持不变，故A正确；“吉星”做圆周运动，则线速度方向时刻变化，所以线速度时刻变化，故B错误；“吉星”运行过程中向心加速度大小不变，方向时刻改变，故C错误；“吉星”为地球同步轨道卫星，只能静止在与地球赤道平面共面的位置，故D错误． 答案：A 练5　[2021·湖北八校联考] 2019年11月5日01时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第49颗北斗导航卫星，标志着北斗三号系统3颗倾斜地球同步轨道卫星全部发射完毕．如图所示，倾斜地球同步轨道卫星的运行轨道面与地球赤道面有夹角，运行周期等于地球的自转周期．倾斜地球同步轨道卫星正常运行，则下列说法正确的是(　　) A．此卫星相对地面静止 B．如果