(配套教参)第四章 专题突破四 天体运动中的“五类热点”问题-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

专题突破四　天体运动中的“五类热点”问题 考点一　对宇宙速度的理解及应用(基础考点) 1．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v发＝7.9 km/s时，卫星在地球附近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。 2．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。 第一宇宙速度是发射地球人造卫星的最小速度，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 ＝84.8 min。 1．(第一宇宙速度的理解)(2020·北京卷)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是(　　) A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 解析：A　火星探测器已经脱离地球的束缚，故其发射速度应大于地球的第二宇宙速度，A正确，B错误；由＝m得，v火＝ ＝ ＝v地，故火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C错误；由＝mg得，g火＝G＝G＝0.4g地，故火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，D错误。 2．(第一宇宙速度的计算)(2022·河北唐山市高三下学期一模)月球的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，在月球上卫星的最小发射速度约为(　　) A.0.40 km/s　　　　　 B. 1.56 km/s C. 1.76 km/s D. 3.51 km/s 解析：C　根据万有引力提供向心力有＝m，则地球的第一宇宙速度为v＝＝7.9 km/s，设月球上卫星的最小发射速度为v′，则v′＝ ＝ ＝v≈1.76 km/s，故ABD错误C正确。 3．(第二宇宙速度的计算)使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝v1。已知某星球的半径为地球半径R的4倍，质量为地球质量M的2倍，地球表面重力加速度为g。不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为(　　) A. B. C. D. 解析：C　地球的第一宇宙速度v1＝，星球表面的重力加速度g′＝＝＝g，星球的第一宇宙速度v1′＝＝ ＝ ，该星球的第二宇宙速度v2′＝v1′＝，故选项C正确。 考点二　卫星运行参量的分析与比较(基础考点) 1．卫星的运行轨道 注意：地球的球心和卫星圆轨道的圆心或椭圆轨道的一个焦点重合。 2．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 3．同步卫星的六个“一定” 1．(卫星运行参量的比较)(2022·浙江杭州市高三二模)2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船与中国太空站“天和核心舱”完成自主对接。若对接前“神舟十三号”在较低圆轨道上运行，“天和核心舱”在较高圆轨道上运行，则(　　) A.“神舟十三号”运行的周期比“天和核心舱”的大 B. “神舟十三号”运行的线速度比“天和核心舱”的大 C. “神舟十三号”运行的角速度比“天和核心舱”的小 D. “神舟十三号”所受的向心力比“天和核心舱”的大 解析：B　由题意知“神舟十三号”的轨道半径小于“天和核心舱”的轨道半径，根据F向＝G＝m＝mω2r＝mr可得T＝2π ，可知“神舟十三号”运行的周期比“天和核心舱”的小，故A错误；又由v＝ 可知“神舟十三号”运行的线速度比“天和核心舱”的大，故B正确；又由ω＝ 可知“神舟十三号”运行的角速度比“天和核心舱”的大，故C错误；由于“神舟十三号”的质量和“天和核心舱”的质量未知，所以无法比较向心力大小，故D错误。 2．(同步卫星的运行特点)关于地球赤道上空某一高度处运行的同步卫星，下列说法中正确的是(　　) A.该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度 B.该卫星在轨道上运行一周需要的时间就是地球自转一周的时间 C.该卫星内的仪器处于失重状态，所受地球引力等于零 D.该卫星离地面的距离可能是地球半径的2倍 解析：B　根据引力提供向心力，则有G＝m，当轨道半径越大时，线速度越小，因此运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；同步卫星绕地球转动的周期与地球自转周期相同，故B正确；该卫星内的仪器处于完全失重状态，但却受地球引力，故C错误；由G＝mR，G＝mg，解得地面附近卫星的运行周期T≈84 min，地球同步卫星的运行周期T