第五章 第2讲 宇宙速度、人造卫星-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

　　　　　　　 第2讲　宇宙速度、人造卫星 授课提示：对应学生用书第99页 [主干知识·梳理] 一、宇宙速度 1．环绕速度 (1)第一宇宙速度又叫环绕速度，其数值为7.9 km/s。 (2)第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。 (3)第一宇宙速度是人造卫星最小的发射速度，也是人造卫星的最大环绕速度。 2．第二宇宙速度：使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，其数值为11.2 km/s。 3．第三宇宙速度：使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，其数值为16.7 km/s。 二、地球卫星 1．卫星的轨道 (1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种。 (2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星。 (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道。 所有卫星的轨道平面一定通过地球的球心。 2．地球同步卫星 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星。同步卫星有以下特点： (1)轨道平面一定：轨道平面与赤道平面共面。 (2)周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24__h。 (3)角速度一定：与地球自转的角速度相同。 (4)高度一定：根据G＝mr得，r＝＝4.23×104 km，卫星离地面高度h＝r－R≈5.6R(为恒量)。 (5)绕行方向一定：与地球自转的方向一致。 3．极地卫星和近地卫星 (1)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。 (2)近地卫星是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。 [易错易混·诊断] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 　卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星的轨道是赤道轨道。 (1)同一中心天体的两颗行星，公转半径越大，向心加速度越大。(×) (2)同一中心天体质量不同的两颗行星，若轨道半径相同，速率不一定相同。(×) (3)近地卫星的周期最小。(√) (4)地球同步卫星根据需要可以定点在北京正上空。(×) (5)极地卫星通过地球两极，且始终和地球某一经线平面重合。(×) (6)不同的同步卫星的质量不一定相同，但离地面的高度是相同的。(√) (7)地球的第一宇宙速度的大小与地球质量有关。(√) (8)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。(×) (9)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。(√) (10)若物体的发射速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体绕太阳运行。(√) 授课提示：对应学生用书第100页 　　自主探究 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。 第一宇宙速度是地球人造卫星的最小发射速度，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 ＝84.6 min。 2．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动。 (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，卫星绕太阳做椭圆轨道运动。 (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。 1．(多选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是(　　) A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B．火星探测卫星的发射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 解析：根据v＝ 可知，卫星的轨道半径r越大，即距离地面越远，卫星的运行速度越小，v1＝7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，卫星在其他圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，选项A错误，D正确；火星探测卫星仍在太阳的引力范围内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，选项B错误；第二宇宙速度是使物体挣脱地球引力束缚，成为一颗绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，选项C正确。 答案：CD 2．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”的线速度比“近地卫星”的线速度大 解析：根据第一宇宙速