第七章 课程阶段总结7 万有引力与宇宙航行-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修2同步课堂高效讲义配套课件(人教版）

物理 必修第二册（人教） 第七章 万有引力与宇宙航行 课程阶段总结（七） 万有引力与宇宙航行 ACD D 　知识体系建构·关键理清 　学科素养提升·整合培优 一、神州系列 飞船结构分为：轨道舱、返回舱、推进舱、附加段四部分，“神舟”飞船的轨道舱是一个圆柱体，总长度为2.8 m，最大直径2.27 m，一端与返回舱相通，另一端与空间对接机构连接。轨道舱被称为“多功能厅”，因为几名航天员除了升空和返回时要进入返回舱以外，其它时间都在轨道舱里。 [例1](多选)(2023·福建福州联考)2023年5月30日18时22分，翘盼已久的神舟十五号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十六号航天员乘组入驻“天宫”空间站，随后，两个航天员乘组拍下“全家福”(图)，共同向牵挂他们的全国人民报平安。空间站与地面的通信利用了我国的中继卫星系统进行信号传输，已知空间站在距离地面400 km左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36 000 km左右的地球同步卫星，简化示意图如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．同步卫星的周期为24 h B．同步卫星只能位于赤道上方，且高度和速率是唯一确定的 C．空间站的角速度比同步卫星大 D．空间站的线速度比同步卫星小 解析：选ABC。同步卫星和地球自转同步，地球自转的周期是24 h，故同步卫星的周期为24 h，故A正确；同步卫星和地球自转同步，具有相同的角速度，根据万有引力提供向心力G eq \f(Mm,r2) ＝mω2r，可知同步卫星运行的轨道半径是确定的值，故同步卫星的高度是确定的，根据v＝ωR，可知同步卫星速率是确定的，同步卫星轨道要指向地球球心，轨道面要平行于纬线，故同步卫星只能位于赤道上方，故B正确；根据万有引力提供向心力G eq \f(Mm,r2) ＝mω2r，可得ω＝ eq \r(\f(GM,r3)) ，可知空间站的角速度比同步卫星大，故C正确；根据万有引力提供向心力G eq \f(Mm,r2) ＝m eq \f(v2,r) ，可得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，可知空间站的线速度比同步卫星大，故D错误。 二、地球同步卫星 地球同步卫星是指在地球同步轨道上自西向东运行的人造卫星。它的轨道周期与地球的自转周期相同，为1个恒星日，即23小时56分4秒 ；距离地面大约35 786 km，距离地心大约 42 164 km。地球同步卫星常用于通信、气象、导航以及军事情报搜集等。 [例2](多选)地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称静止卫星，常用于通信、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面。设地球半径为R。同步卫星离地面的高度为h，不计自转影响时地球表面的重力加速度为g。有关地球同步卫星，下列说法正确的是(　　 ) A．同步卫星的周期一定为 eq \f(2π（R＋h）,R) eq \r(\f(R＋h,g)) B．长春正上空的同步卫星与北京正上空的同步卫星的周期相同 C．同步卫星的速率可以与某极地卫星的速率相等 D．所有同步卫星的向心加速度大小一定相同 解析：对同步卫星有G eq \f(mM,（R＋h）2) ＝m eq \f(4π2,T2) (R＋h)，其中对地面上的物体G eq \f(m′M,R2) ＝m′g，解得同步卫星的周期为T＝ eq \f(2π（R＋h）,R) eq \r(\f(R＋h,g)) ，选项A正确；同步卫星只能定点在赤道上空，不可能在长春或者北京的正上空，选项B错误；根据G eq \f(mM,r2) ＝m eq \f(v2,r) ，可得v＝ eq \r(\f(GM,r)) ，若同步卫星和极地卫星的轨道半径相同，则同步卫星的速率与极地卫星的速率相等，选项C正确；因所有同步卫星周期相同，则轨道半径相同，根据G eq \f(mM,r2) ＝ma可知，所有同步卫星的向心加速度大小一定相同，选项D正确。 三、500米口径球面射电望远镜 500米口径球面射电望远镜位于中国贵州省黔南布依族苗族自治州境内，是中国国家“十一五”重大科技基础设施建设项目。 北京时间2023年6月21日，国际学术期刊《自然》在线发表了中国天眼FAST取得的一项重要成果。研究团队利用中国天眼FAST发现了一个名为PSR J1953＋1844(M71E)的双星系统，其轨道周期仅为53分钟，是目前发现轨道周期最短的脉冲星双星系统。该发现填补了蜘蛛类脉冲星系统演化模型中缺失的一环。 [例3]中国天眼FAST已发现约500颗脉冲星，成为世界上发现脉冲星效率最高的设备，如在球状星团M92第一次探测到“红背蜘蛛”脉冲双星。如图是相距为L的A、B星球构成的双星系统绕O点做匀速圆周运动情景，其运动周期为T。C为B的卫星，绕B做匀速圆周运动的轨道半径为R，周期也