第四章 专题强化课04 天体运动中的“四类热点”问题-【高考领航】2023高考物理大一轮复习教师用书word（人教版）

命题点一　对宇宙速度的理解及应用(师生互动) [核心整合] 1．第一宇宙速度的推导 方法一：由G＝m，得v1＝ ＝7.9×103 m/s. 方法二：由mg＝m，得v1＝＝7.9×103 m/s. 第一宇宙速度是发射地球人造卫星的最小速度，也是地球人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π＝84.8 min. 2．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动． (2)7.9 km/s＜v发＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆． (3)11.2 km/s≤v发＜16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动． (4)v发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间． 　(2020·北京卷)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 解析：A　火星探测器需要脱离地球的束缚，故其发射速度应大于地球的第二宇宙速度，A正确，B错误；由＝m得，v火＝ ＝ ＝v地，故火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C错误；由G＝mg得，g火＝G＝G＝0.4g地，故火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，D错误． [对点演练] 1．(第一宇宙速度的计算)地球的近地卫星线速度大小约为8 km/s，已知月球质量约为地球质量的，地球半径约为月球半径的4倍，下列说法正确的是(　　) A．在月球上发射卫星的最小速度约为8 km/s B．月球卫星的环绕速度可能达到4 km/s C．月球的第一宇宙速度约为1.8 km/s D．“近月卫星”的速度比“近地卫星”的速度大 解析：C　根据第一宇宙速度v＝ ，月球与地球的第一宇宙速度之比为＝ ＝＝，月球的第一宇宙速度约为v2＝v1＝×8 km/s≈1.8 km/s，在月球上发射卫星的最小速度约为1.8 km/s，月球卫星的环绕速度小于或等于1.8 km/s，“近月卫星”的速度为1.8 km/s，小于“近地卫星”的速度，故C正确． 2．(第二宇宙速度的计算)2020年7月23日12点41分，我国火星探测器“天问一号”成功发射，开启了我国首次行星探测之旅．火星半径约是地球半径的0.53倍，火星质量约是地球质量的0.11倍．已知地球半径约为6.4×106 m，地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，逃逸速度为第一宇宙速度的倍．根据以上信息请你估算火星的逃逸速度约为(　　) A．3.0 km/s　　　　　　 B．4.0 km/s C．5.0 km/s D．6.0 km/s 解析：C　在地球表面的物体满足＝m，＝mg，解得地球的第一宇宙速度v＝＝8.0 km/s，由v＝得火星的第一宇宙速度v1＝v≈3.6 km/s，则火星的逃逸速度v2＝v1≈5.0 km/s，选项C正确，A、B、D错误． 命题点二　卫星运行参量的分析与比较(师生互动) [核心整合] 1．物理量随轨道半径变化的规律 G＝ 2．四个比较 同步卫星 周期、轨道平面、高度、线速度、角速度、绕行方向均是固定不变的，常用于无线电通信，故又称通信卫星 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 近地卫星 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地球的半径，其运行线速度约为7.9 km/s 赤道上 的物体 随地球自转而做匀速圆周运动，由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星，但它的周期、角速度与同步卫星相等 3.三个常识 (1)地球的公转周期为1年，其自转周期为1天(24小时)，地球半径约为6.4×103 km，地球表面重力加速度g约为9.8 m/s2. (2)月球的公转周期约27.3天，在一般估算中常取27天． (3)人造地球卫星的运行半径最小为r＝6.4×103 km，运行周期最小为T＝84.8 min，运行速度最大为v＝7.9 km/s. 　(2021·湖南卷)(多选)2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道．根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造．核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的.下列说法正确的是(　　) A．核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的2倍 B．核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/s C．核心舱在轨道上飞行的周期小于2