必考点06 人造卫星　宇宙速度-【对点变式题】2021-2022学年高一物理下学期期中期末必考题精准练（人教版2019）

必考点06 人造卫星　宇宙速度 题型一 卫星运行参量的分析 例题1 2020年11月28日20时58分，嫦娥五号探测器经过约112小时奔月飞行，在距月面400公里处成功实施发动机点火，顺利进入椭圆环月轨道Ⅰ。11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，从轨道Ⅰ变为圆形环月轨道Ⅱ．嫦娥五号通过轨道Ⅰ近月点速度大小为，加速度大小为，通过轨道Ⅰ远月点速度大小为，加速度大小为，在轨道Ⅱ上运行速度大小为，加速度大小为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】AB．根据开普勒第二定律可知，在轨道Ⅰ上近点的速度大于远点的速度，即 假如探测器经过B点绕月球做圆周运动的速度为v4，则根据 解得 可知 而由轨道Ⅰ上的B点进入圆轨道时要经过加速，可知 则 在A点由轨道Ⅰ到轨道Ⅱ要减速，则 可得,选项A错误，B正确； CD．根据 可知在轨道Ⅰ上 在轨道Ⅱ上 则,选项CD错误。 故选B． 例题2 2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是( ) A.核心舱的质量和绕地半径 B.核心舱的质量和绕地周期 C.核心舱的绕地角速度和绕地周期 D.核心舱的绕地线速度和绕地半径 【答案】D 【解析】核心舱绕地球做匀速圆周运动，有，核心舱的质量在求地球质量时会被约掉，已知核心舱绕地线速度和半径或者绕地角速度和半径或者绕地周期和半径即可求出地球质量，则D正确。 故选D． 例题3 2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在中国文昌发射场发射升空，将卫星送入预定轨道。如图所示为该卫星绕地球运行的示意图，测得卫星在t时间内沿逆时针方向从P点运动到Q点，这段圆弧所对的圆心角为θ。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则这颗卫星在轨道上运行的线速度大小为( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由题意可知，卫星的角速度；由万有引力提供向心力，有，在地球表面，物体的重力近似等于万有引力，有；且有，联立解得，选项A正确。 故选A． 【解题技巧提炼】 公式中r指轨道半径，是卫星到中心天体球心的距离，R通常指中心天体的半径，有r＝R＋h. 题型二 同步卫星、近地卫星及赤道上物体 例题1 (2020·浙江1月选考·9)如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行．a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1 000 km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则(　　) A．a、b的周期比c大 B．a、b的向心力一定相等 C．a、b的速度大小相等 D．a、b的向心加速度比c小 【答案】C 【解析】根据万有引力提供向心力有＝m＝mω2r＝mr＝ma，可知v＝，ω＝，T＝，a＝，由此可知，半径越大，线速度、角速度、向心加速度越小，周期越长，因为a、b卫星的半径相等，且比c小，因此a、b卫星的线速度大小相等，向心加速度比c大，周期小于卫星c的周期，选项C正确，A、D错误；由于不知道三颗卫星的质量关系，因此不清楚向心力的关系，选项B错误． 故选C． 例题2（2022•平谷区一模）2008年4月25日23时35分，我国第一颗地球同步轨道数据中继卫星——天链一号01星，在西昌卫星发射中心成功发射升空。在接下来的十余年中，天链一号02至05星、天链二号01星陆续发射成功，实现全球组网运行。随着2021年12月14日00时09分天链二号02星的成功发射，我国在轨中继卫星数量增加至7颗。关于地球同步卫星，下列说法正确的是（　　） A．它可以定点在北京的正上方 B．不同国家发射的这种卫星的轨道半径可能不一样 C．它运行的线速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 D．它在轨道上运行时的向心加速度小于地球表面的重力加速度 【答案】D 【解析】A.地球同步卫星只能定点在赤道上空，不可以定点在北京的正上方，故A错误； B.所有的地球同步卫星的周期都相同，根据可知，不同国家发射的这种卫星的轨道半径都相同，故B错误 C.根据可得，地球同步卫星的半径远大于地球的半径，可知它运行的线速度小于第一宇宙速度，故C错误 D.根据可知，它在轨道上运行时的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故D正确。 故选D． 【解题技巧提炼】 近地卫星和同步卫星: 卫星运动的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星的轨道是赤道轨道． (1)近地卫星：轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r＝R(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度v＝7.9 km/s(人造地球卫星的最大运行速度)，T＝85 min(人造地球卫星的最小周期)． (2)同步卫星 ①轨道平面与赤道平面共面． ②周期与地球自转周期