第12练 宇宙航行(10分钟课前预习)-【志鸿优化训练】2025-2026学年高中物理必修第二册 (人教版)

第12练 ⊙预习梳理 一、宇宙速度 1.绕行速度 (1)物体在地球附近绕地球运动时，太阳的作用可以忽 略，物体绕地球的运动视作 ,向心力由地球对 它的 提供，即Gmm=m,则卫星在轨道上 2 运行的线速度0=人 Gm地 (2)物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认 为向心力由 提供，有mg=m尺，得出o=√gR。 2.宇宙速度 (1)第一宇宙速度：物体在地球附近绕地球做 运 动的速度，01=7.9km/s。 (2)第二宇宙速度：在地面附近发射的飞行器的速度等于 或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开 。我们把 叫作第二宇宙速度。 ● 宇宙航行 (3)第三宇宙速度：在地面附近发射飞行器，如果要使其 挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等 于或大于 ,这个速度叫作第三宇宙速度。 二、人造地球卫星 1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成 功。1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红一 号”发射成功。 2.地球同步卫星 地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处，周期 与地球自转周期相同。其中一种的轨道平面与赤道平面 成0度角，运动方向与地球自转方向相同。因其相对地 面静止，也称 三、载人航天与太空探索 1961年4月12日，苏联航天员 进入了东方一 号载人飞船。 2003年10月15日9时，我国 宇宙飞船把中国 第一位航天员 送人太空。 24 ①知识框架 第一宇 宙速度 最大发射速度 计算公式=型=gR 宇宙 R 速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 宇宙航行 动力学方程：GM=m兴=mwr= m( R2 r=ma 人造地 球卫星 同步卫星 ⊙预习演练 1.关于火星探测卫星的发射速度，下列说法正确的是( A.等于7.9km/s B.介于7.9km/s和11.2km/s之间 C.介于11.2km/s和16.7km/s之间 D.大于16.7km/s 2.地球赤道上的重力加速度为g,物体在赤道上随地球自 转的向心加速度为a,卫星甲、乙、丙在如图所示的三个 椭圆轨道上绕地球运行，卫星甲和乙的运行轨道在P点 2 相切。不计阻力，以下说法正确的是() 地球 甲 丙 A.卫星甲、乙分别经过P点时的速度相等 B.卫星丙的周期最大 C.卫星甲、乙、丙中航天员始终处于完全失重状态 D.如果地球的转速为原来的√(g十a)a倍，那么赤道上 的物体将会“飘”起来 3.有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道表面 随地球一起转动，b在地面附近的轨道上正常运动，c是 地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图 所示。下列关于四颗卫星的说法正确的是() 地球 A.同一物体在卫星b中对支持物的压力比在卫星c 中大 B.b卫星与地心连线在单位时间扫过的面积等于c卫星 与地心连线在单位时间扫过的面积 C.b、c卫星轨道半径的三次方与运行周期平方之比相等 D.a卫星的运行周期等于d卫星的运行周期 5行星的平均密度p= 4 解得p部。故选B。 M 3元R3 4.C解析：根据万有引力提供向心力Gm=m,0,= m2w2r2,可得m1r1=m2r2,因r1<r2,则有m1>m2,A错 误；根据v=wr可知轨道半径为r1的星球线速度更小，B 错误；根据万有引力提供向心力Gm,=m祭1 4π2 m禁，得T=2m√G十m,可知若双星的质量 一定，双星间距离越大，其转动周期越大，C正确；由T= L3 可知，只要测得双星之间的距离L和 G(m1+m2) 双星周期T,即可计算出两星的质量之和，不能计算出某 一颗星的质量，D错误。故选C。 第12练 宇宙航行 【预习梳理】 一、1.(1)匀速圆周运动万有引力 (2)重力 2.(1)匀速圆周(2)地球11.2km/s(3)16.7km/s 二、2.静止卫星 三、加加林 神舟五号 杨利伟 【预习演练】 1.C解析：火星探测卫星要摆脱地球的束缚，因此发射速 度要大于第二宇宙速度，而小于第三宇宙速度，即介于 11.2km/s和16.7km/s之间。故选C。 2.C解析：物体在椭圆形轨道上运动时，轨道高度越高， 在近地，点时的速度越大，所以卫星甲经过P点时的速度 比卫星乙经过P点时的速度的大，A错误；根据开普勒 第三定律知，椭圆半长轴越小，卫星的周期越小，卫星丙 的半长轴最小，故丙的周期最小，B错误；卫星甲、乙、丙 绕地球运行时，只受地球万有引力作用，则卫星甲、乙、丙 中航天员也只受地球万有引力作用，所以卫星甲、乙、丙 中航天员始终处于完全失重状态，C正确；物体在赤道上 随地球自转的向心加速度为α，根据牛顿第二定律可得 -mg=ma,使地球赤道上的物体“飘”起来即物体 处于完全失重状态，即此时物体所受地球的万有引力完 全提供物依随地球自转时的向心力，则有G 2=ma', 51 联立可得a'=g十a,根据向心加速度和转速的关系有 a=wR=(2m)R,a=uR=(2ml)R,可得7= -a 可知地球的转速为原来的 2倍，那 么赤道上的物体将会“飘”起来，D错误。故选C。 3.C解析：因为围绕地球做匀速圆周运动的卫星内的物 体都处于完全失重状态，所以物体对支持物的压力都是 0,A错误；根据牛顿第二定律 GMm=m￥ r2 ，可得 √M,卫星与地心连线单位时间扫过的面积为S 了w=号G,两卫里特动半径不同，所以在半位时 间内扫过的面积不同，B错误；根据开普勒第三定律可 知，b、c卫星轨道半径的三次方与周期平方之比相等，C 正确；根据万有引力提供向心力可得GM=m 4π2 r,可 得T= 4π2r3 GM ,c卫星周期小于d卫星的运行周期，c为 地球同步卫星，所以a卫星的运行周期与c卫星周期相 5 同，a卫星的运行周期小于d卫星的运行周期，D错误。 故选C。 第13练 相对论时空观与牛顿力学的局限性 【预习梳理】 一、1.都是一样的 2.(1)相同的 (2)相同的 3.时间延缓效应4.长度收缩效应 二、1.牛顿运动定律万有引力定律3.特殊情形 【预习演练】 1.C解析：经典牛顿力学适用于宏观、低速运动的物体， A、B、D错误；经典力学对微观、高速的绕氢原子核高速 运动的电子，已不再适用，C正确。故选C。 2.A解析：飞船上的人是以飞船为参考系，故地球是高速 运动的，根据爱因斯坦狭义相对论的延时效应，飞船上的 人观测到地球上的钟较慢，即飞船上的人观测到飞船上 的钟较快，A正确，B、C错误；地球上的人以地球为参考 系，故飞船高速运动，根据爱因斯坦狭义相对论的延时效 应，飞船上的钟较慢，故地球上的人观测到地球上的钟较 2