2023届浙江省高考三轮复习物理选考考前热点预测：太空电梯问题

浙江物理选考 考前热点预测 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 太空电梯问题 参考答案： 典型问题：B D 练习1：D 练习2：C 小结： 解决此类问题的关键在于 第一步，判断清楚物体的运动的特点； 第二步，由其运动特点判断其所受的向心力由哪些力提供； 第三步，与同高度的卫星进行比较 重点要关注同步卫星的等高处，是这类问题的“分水岭” 我们并不是押题，我们是通过本题来深化“运动和力的关系” 【典型问题】（2023·东阳模拟）在科幻题材的电影或动画中，经常提到太空电梯，建造太空电梯需要高强度的材料，目前纳米材料的抗拉强度几乎比钢材还高出100倍，使人们设想的太空电梯成为可能。其工作原理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯，另一端固定在赤道上，这样太空电梯随地球一起旋转，如图甲所示。当航天员乘坐太空电梯时，图乙中 为航天员到地心的距离， 为地球半径， 图像中的图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与 的关系，图线B表示航天员在太空电梯中随地球同步旋转所需要的向心加速度大小与 的关系，当 时，两图线加速分别为 、 ，引力常量 已知。下列说法正确的是（　　） A．航天员在 处的线速度大小等于第一宇宙速度 B． 小于地球表面重力加速度 C．根据 与 的值可以计算地球质量 D．随着 的增大，航天员运动的线速度一直减小 【典型问题】（2023·浙江温州）国产科幻大片《流浪地球2》中提出太空电梯设想，其原理如图所示。假设有一太空电梯轨道连接地球赤道上的固定基地与同步空间站A，空间站A相对地球静止，某时刻电梯停靠在轨道某位置，卫星B与同步空间站A的运行方向相同，此时二者距离最近，经过时间t后，A、B第一次相距最远。已知地球自转周期为T，则下列说法正确的是 A．太空电梯内的乘客处于完全失重状态 B．电梯轨道对电梯的作用力方向指向地心 C．电梯轨道外部一物体脱落后将做匀速圆周运动 D．卫星B绕地球做圆周运动的周期为 问题拆解： 太空电梯中，各部分的线速度什么关系？角速度什么关系？周期什么关系？ 与近地卫星相比，处于同一高度的太空电梯中的物体有何异同？ 与同步卫星相比，处于同一高度的太空电梯中的物体有何异同？ 这幅图是如何绘制出来的？ 问题拆解： 太空电梯中，各部分的线速度什么关系？角速度什么关系？周期什么关系？ 提示：类比同轴转动问题，角速度处处相同（与地面物体、同步卫星相同），线速度不同，越高线速度越大。 与近地卫星相比，处于同一高度的太空电梯中的物体有何异同？ 提示：近地卫星的线速度更大，角速度也更大。 与同步卫星相比，处于同一高度的太空电梯中的物体有何异同？ 提示：相同。换言之，在此处卫星只需要万有引力提供向心力。 这幅图是如何绘制出来的？ 提示：A是万有引力充当向心力的情景，B是太空电梯中的情况。 进一步思考： 太空电梯的基站必须建立在哪儿？ 太空电梯上各点均处于完全失重状态吗？ 在哪个点航天员对电梯仓的压力为零？ 若某个物体突然脱离电梯，则它会做怎样的运动？ 进一步思考： 太空电梯的基站必须建立在哪儿？ 提示：赤道上。不可能建在宁波。（电影里建在加蓬，不仅在赤道上，且地势较为平坦。） 太空电梯上各点均处于完全失重状态吗？ 提示：并不是。 在哪个点航天员对电梯仓的压力为零？ 提示：与同步卫星等高处。 若某个物体突然脱离电梯，则它会做怎样的运动？ 提示：如果比同步卫星更低，则会做向心运动；反之则会做离心运动。 练习1： （2023·山东济宁）如图甲所示，太空电梯的原理是在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长也足够结实的“绳索”将其与地面相连，“绳索”会绷紧，宇航员、乘客以及货物可以通过电梯轿厢一样的升降舱沿绳索直入太空。如图乙所示，有一太空电梯连接地球赤道上的固定基地与同步空间站，相对地球静止。已知地球半径R、质量为M、自转周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A．太空电梯上各点均处于完全失重状态 B．太空电梯上各点线速度与该点离地球球心距离成反比 C．升降舱停在距地球表面高度为2R的站点时，升降舱的向心加速度为 D．升降舱停在距地球表面高度为2R的站点时，升降舱的向心加速度为 练习2： 在国产科幻电影《流浪地球2》中，太空电梯是其重要的科幻元素，其结构主要由地面基座、缆绳、空间站、平衡锤、运载仓组成，如图所示，地面基座为所有缆绳的起始段，主要起到固定作用，空间站位于距离地表 的地球静止同步卫星轨道，并在距离地表 的尾端设置了平衡锤，空间站、平衡锤、地面基座之间由若干碳纳米缆绳垂直连接，运载仓可沿缆绳上下运动。已知空间站、平衡锤与地球自转保持同步，则（    ） A．地面基座可以建在杭州市 B．运载仓沿