第四章 第6讲　天体运动中的四大热点-【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 老教材 老高考）

第6讲　天体运动中的四大热点 授课提示：对应学生用书第110页 热点一　近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的运行问题 三种匀速圆周运动的参量比较 近地卫星 (r1、ω1、v1、a1) 同步卫星 (r2、ω2、v2、a2) 赤道上随地球 自转的物体 (r3、ω3、v3、a3) 向心力来源 万有引力 万有引力 万有引力 的一个分力 线速度 由G＝m得 v＝ ，故v1＞v2 由v＝rω得 v2＞v3 v1＞v2＞v3 续表 近地卫星 (r1、ω1、v1、a1) 同步卫星 (r2、ω2、v2、a2) 赤道上随地球 自转的物体 (r3、ω3、v3、a3) 向心 加速度 由G＝ma得 a＝，故a1＞a2 由a＝ω2r得 a2＞a3 a1＞a2＞a3 轨道半径 r2＞r3＝r1 角速度 由G＝mω2r得ω＝ ，故ω1＞ω2 同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，故ω2＝ω3 ω1＞ω2＝ω3 　如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法正确的是(　　) A．b卫星转动线速度大于7.9 km/s B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>ac C．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Tc>Tb>Ta D．在b、c中，b的速度大 [思路点拨]　(1)赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度(周期)。 (2)赤道上物体与卫星比较物理量时，要借助同步卫星过渡。 [解析]　b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，v＝7.9 km/s，故A错误；地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa＝ωc，根据a＝rω2得，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据a＝得，b的向心加速度大于c的向心加速度，即ab>ac>aa，故B错误；卫星c为同步卫星，所以Ta＝Tc，根据T＝2π 得，c的周期大于b的周期，即Ta＝Tc>Tb，故C错误；在b、c中，根据v＝ 得，b的速度比c的速度大，故D正确。 [答案]　D 1．(多选)如图所示，A、B、C、D为四颗地球卫星，A还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，线速度为v，向心加速度为a；B处于地面附近轨道上，正常运行速度为v1，向心加速度为a1；C是地球同步卫星，到地心的距离为r，运行速率为v2，加速度为a2；D是高空探测卫星，运行速率为v3，加速度为a3。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则(　　) A．a＝g＝a1>a2>a3 B．v2>v C．＝ D．卫星C加速一段时间后就可能追上卫星B 解析：本题考查卫星运行参量的比较。地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知A与C的角速度相同，由a＝ω2r可知，C的向心加速度比A的大，由G＝ma，可得a＝，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则C的向心加速度小于B的向心加速度，而B的向心加速度约是g，可知A的向心加速度小于重力加速度g，选项A错误；A在地球赤道上随地球表面一起转动，根据v＝ωr可知，A的线速度小于C的线速度，有v2>v，选项B正确；A、C的角速度相同，由a＝ω2r可知＝，选项C正确；若卫星C加速，则此时的万有引力不足以提供所需向心力，C的轨道半径会变大，做离心运动，因此不能追上B，选项D错误。 答案：BC 2．(多选)2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107 m，运行周期都等于地球的自转周期24 h。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，下列说法正确的是(　　) A．根据题目数据可估算出地球的质量 B．同步轨道卫星可能经过北京上空 C．倾斜地球同步轨道卫星一天2次经过赤道正上方同一位置 D．倾斜地球同步轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 解析：根据＝m()2r可得M＝，可估算出地球的质量，A正确；由于地球同步卫星相对地面静止，因此一定自西向东运动，且轨道的圆心一定在地心上，故同步卫星一定在地球赤道的正上方，不可能运动到北京的正上方，B错误；倾斜同步卫星若某时刻经过赤道正上方某位置，经过半个周期，恰好地球也转了半个周期，因此又会经过赤道上方的同一位置，C正确；根据＝可得v＝ ，由于轨道半径越大，运动速度越小，第一宇宙速度是贴近地球表面运动的卫星的速度，同步卫星的运动速度小于第一宇宙速度，D错误。 答案：AC 热点二　双星及多星模型 　双星模型