第4章 第4讲 第2课时 综合深化学习——天体运动与人造卫星（课件PPT）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第2课时　综合深化学习—天体运动与人造卫星 由近几年的考情分析可知，对本专题的考查内容主要有：中心天体的质量和密度、第一宇宙速度、卫星运行中的各种运动参量与卫星轨道半径的关系及同步卫星等知识，解题方法主要有：公式法、比例法和估算法，试题题型以选择题为主，多为容易或中等难度。 [例2]　 (2021·全国乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星 S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如 图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1 000 AU(太阳 到地球的距离为1 AU)的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑 洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为 (　 ) A．4×104M B．4×106M C．4×108M D．4×1010M [答案]　B [针对训练] 1．(2021·广东高考)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 答案：C 答案：D 类型(二)　卫星运行参量的分析与宇宙速度 (一)　卫星运行参量的分析 1．物理量随轨道半径变化的规律 2．静止在赤道上空的同步卫星的六个“一定” [例1]　(2022·广东高考)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是 (　 ) A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大 C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小 [答案]　D 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。 [答案]　D [答案]　C [针对训练] 1. (多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先从 发射点P进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让 卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则 (　 ) A．该卫星在P点的速度大于7.9 km/s，且小于11.2 km/s B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ 解析：地球卫星的发射速度应大于7.9 km/s且小于11.2 km/s，故A正确；环绕地球做圆周运动的人造卫星，最大的运行速度是7.9 km/s，故B错误；P点比Q点离地球近些，故在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度，C正确；卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，故D正确。 答案：ACD 答案：C　 答案：C 类型(三)　近地卫星、同步卫星和赤道上物体的比较 赤道上的物体、近地卫星、同步卫星各参数之间的比较 续表 [典例]　1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为 (　 ) A．a2>a1>a3 B．a3>a2>a1 C．a3>a1>a2 D．a1>a2>a3 [答案]　D [针对训练] 1．(2021·江苏高考)我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星 (　 ) A．运动速度大于第一宇宙速度 B．运动速度小于第一宇宙速度 C．轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星 D．轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星 答案：B 答案：C “课时跟踪检测”见“课时跟踪检测（十六）” (单击进入电子文档) 38 类型(一)　天体质量、密度的估算 [例1]　(多选)2020年12月2日4时53分，“嫦娥