考点20 人造卫星　宇宙速度-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点20 人造卫星　宇宙速度 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 人造卫星　宇宙速度 2023·天津卷·T1 2023·湖北卷·T2 2022·湖北卷·T2 2022·山东卷·T6 2021·湖南卷·T7 2020·全国卷Ⅲ·T16 2020·天津卷·T2 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：宇宙速度、不同轨道卫星参数 【备考策略】 1.会比较卫星运行的各物理量之间的关系. 2.理解三种宇宙速度，并会求解第一宇宙速度的大小. 3.会分析天体的“追及”问题． 【命题预测】 注意我国最新航天成就，不说第一宇宙速度是高频考点。 考向1 卫星运行参量的分析 1．分析人造卫星的运动规律的两条思路 (1)万有引力提供向心力，即G＝man。 (2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛，被称为“黄金代换”。 2．地球卫星的运行参数(将卫星轨道视为圆) 物理量 推导依据 表达式 最大值或最小值 线速度 G＝m v＝ 当r＝R时有最大值，v＝7.9 km/s 角速度 G＝mω2r ω＝ 当r＝R时有最大值 周期 G＝mr T＝2π 当r＝R时有最小值，约85 min 向心加速度 G＝man an＝ 当r＝R时有最大值，最大值为g 轨道平面 圆周运动的圆心与中心天体中心重合 3.同步卫星的六个“一定” 4.同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较 如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为静止卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r3。 比较 项目 近地卫星（r1、a1、v1、ω1） 静止卫星（r2、a2、v2、ω2） 赤道上随地球自转的物体（r3、a3、v3、ω3） 向心力 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力 轨道半径 r2＞r1＝r3 向心加速度 a1＞a2＞a3 线速度 v1＞v2＞v3（v1等于第一宇宙速度） 角速度 ω1＞ω2＝ω3 （2023·天津·统考高考真题）运行周期为的北斗卫星比运行周期为的（　　） A．加速度大 B．角速度大 C．周期小 D．线速度小 （多选）（2023·辽宁沈阳·东北育才学校校考一模）有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则（　　） A．在相同时间内a转过的弧长最长 B．b的向心加速度近似等于重力加速度g C．c在6h内转过的圆心角是 D．d的运动周期有可能是25h 考向2 宇宙速度 第一宇宙速度 (环绕速度) v1＝7.9 km/s，是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度 第二宇宙速度 (逃逸速度) v2＝11.2 km/s，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 1.第一宇宙速度的理解 (1)第一宇宙速度的推导有两种方法： ①由G＝m得v＝ ； ②由mg＝m得v＝ 。 （2）意义：第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π ＝5 075 s≈85 min。 (3)第一宇宙速度的公式不仅适用于地球，也适用于其他星球，只是M、R、g必须与相应星球对应，不能套用地球的参数。 2.卫星的发射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。 （2023·湖南·统考高考真题）根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快．不考虑恒星与其它物体的相互作用．已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是（    ） A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同 B．恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大 C．恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变 D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度 （2023·全国·模拟预测）天宫一号是我国研发的一个目