7.4 宇宙航行-【起飞计划】2023-2024学年高一物理同步讲练（人教版2019必修第二册）

7.4 宇宙航行 知识点一 宇宙速度 1．第一宇宙速度的定义 又叫环绕速度，是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v＝7.9 km/s. 2．第一宇宙速度的计算 地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v： 方法一：→→ 方法二：→→ 数值 意义 第一宇宙速度 7.9 km/s 卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度 11.2 km/s 使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度 第三宇宙速度 16.7 km/s 使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度 [例题1] （2023春•玉林期末）物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫“第一宇宙速度”，已知地球的半径R＝6.4×106m，地球表面重力加速度。g＝9.8m/s²，则地球的第一宇宙速度大小约为（　　） A．7.9m/s B．11.2km/s C．16.7km/s D．7.9km/s [例题2] （2023春•汉滨区期末）三种宇宙速度分别是7.9km/s，11.2km/s，16.7km/s，则表明（　　） A．物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是7.9km/s B．物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是11.2km/s C．物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是7.9km/s D．物体绕太阳转动的最大速度是7.9km/s [例题3] （2023春•文山市校级期末）已知月球质量与地球质量之比约为1：80，月球半径与地球半径之比约为1：4，则月球上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比最接近（　　） A．9：2 B．2：9 C．18：1 D．1：18 [例题4] （2023•沧州一模）科幻电影《流浪地球》中，地球需借助木星的“引力弹弓”效应加速才能成功逃离太阳系。然而由于行星发动机发生故障使得地球一度逼近木星的“洛希极限”，险象环生。“洛希极限”是一个距离，可粗略认为当地球与木星的球心间距等于该值时，木星对地球上物体的引力约等于其在地球上的重力，地球将会倾向碎散。已知木星的“洛希极限”，其中R木为木星的半径，约为地球半径R的11倍。则根据上述条件可估算出（　　） A．木星的第一宇宙速度约为7.9km/s B．木星的第一宇宙速度约为16.7km/s C．木星的质量约为地球质量的倍 D．木星的密度约为地球密度的倍 [例题5] （2023春•道里区校级期末）“嫦娥五号”在月球表面释放出“玉兔”号月球车开展探测工作，若该月球车在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2，已知地球半径为R1，月球半径为R2，地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为（　　） A． B． C． D． 知识点二 卫星各物理量分析 项目 推导式 关系式 结论 v与r的关系 G＝m v＝ r越大，v越小 ω与r的关系 G＝mrω2 ω＝ r越大，ω越小 T与r的关系 G＝mr2 T＝2π r越大，T越大 a与r的关系 G＝ma a＝ r越大，a越小 由上表可以看出：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小．可以概括为“高轨低速长周期”． [例题6] （2023•和平区校级一模）2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”。神舟十五号绕地球在距地面高度为h的轨道做匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。下列说法正确的是（　　） A．神舟十五号运行的周期为 B．神舟十五号运行的线速度为 C．神舟十五号轨道处的重力加速度为 D．地球的平均密度为 [例题7] （2023•尖山区校级开学）卫星绕地球的运行可视为匀速圆周运动，离地球越近的卫星（　　） A．周期越大 B．角速度越大 C．线速度越小 D．向心加速度越小 [例题8] （2023•如皋市开学）如图所示，我国“夸父一号”卫星位于日地连线上，距离地球约150万千米的日地系统第一拉格朗日点，在该点几乎不消耗燃料就可以和地球一起以相同的角速度绕太阳做匀速圆周运动，则“夸父一号”（　　） A．向心力由太阳的引力提供 B．角速度大于地球的角速度 C．线速度大于地球的线速度 D．向心加速度小于地球的向心加速度 [例题9] （2023•扬州开学）2018年1月9日，我国在太原卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，将两颗商业遥感卫星高景一号03、高景一号04星发射升空并进入预定轨道．据了解高景一号04星的轨道高度比03星略高．假定两颗卫星均做匀速圆周运动，则03号卫星与04号卫星相比（　　） A．03号卫星线速度要小 B．04号卫星角速度