第七章 万有引力与宇宙航行（复习课件）物理人教版必修第二册

该高中物理课件系统梳理了万有引力与宇宙航行的核心知识，通过思维导图和各节知识清单串联开普勒定律、万有引力定律、宇宙速度及天体运动规律，构建“定律推导-定量计算-实际应用”的逻辑脉络。 其亮点在于聚焦物理观念和科学思维培养，如题型剖析中通过“环绕模型”“双星系统”等建构天体运动模型，结合月地检验、卫星变轨等案例强化科学推理，分层设计从基础公式应用到复杂情境分析的训练，助力学生巩固知识，教师高效开展复习教学。

章末复习 第七章 万有引力与宇宙航行 人教版（2019）必修第二册 单元学习目标 1. 精准理解万有引力定律、开普勒三大定律及三种宇宙速度的物理意义，明确天体运动中轨道半径、线速度、角速度、周期等物理量的定量关系，厘清万有引力与重力、向心力之间的联系与区别，建立“万有引力是天体运动核心驱动力”的物理观念。 2. 熟练运用万有引力定律解决天体运动问题，包括利用行星或卫星的运动参数计算中心天体的质量与密度，分析卫星变轨、双星/多星系统等复杂情境，掌握“环绕模型”的受力分析与定量计算方法。 3. 深入理解宇宙航行的关键规律，掌握三种宇宙速度的推导过程与物理内涵，明确卫星发射、在轨运行、对接及返回过程中的受力特点与能量转化，区分“发射速度”与“环绕速度”的本质差异。 单元学习目标 4. 能将复杂的天体运动情境抽象为质点环绕模型，结合空间站运行、深空探测等航天实例，综合运用牛顿运动定律与万有引力定律分析物理原理，提升模型建构与综合应用能力。 5. 了解从开普勒行星运动定律到牛顿万有引力定律的科学发展历程，理解万有引力定律对人类认识宇宙及航天事业发展的推动作用，树立科学的宇宙观与严谨的科学思维。 1. 本章思维导图 2. 各节知识清单 3. 题型剖析及针对训练 4. 课堂巩固 5. 课堂总结 学习内容 第七章 万有引力与宇宙航行 一、本章思维导图 第七章 万有引力与宇宙航行 本章思维导图 第七章 万有引力与宇宙航行 二、各节知识清单 第七章 万有引力与宇宙航行 第1节　行星的运动 一、对开普勒定律的理解 1.两种对立的学说 (1)地心说 地心说认为 是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕 运动。 (2)日心说 日心说认为 是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动。 地球 地球 太阳 太阳 第1节　行星的运动 一、对开普勒定律的理解 2.开普勒定律 (1)开普勒第一定律：如图，所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 上。开普勒第一定律又叫轨道定律。 椭圆 椭圆的一个焦点 第1节　行星的运动 一、对开普勒定律的理解 (2)开普勒第二定律：如图，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的 。开普勒第二定律又叫面积定律。 面积相等 第1节　行星的运动 二、开普勒定律的应用 1.当比较一个行星在其椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第 定律；当比较或计算两个行星的周期时，选用开普勒第 定律。 2.行星运动的近似处理 (1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 。 (2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)大小 ，即行星做 运动。 (3)所有行星 的三次方跟它的公转周期T的二次方的_________ ，即=k或=。 二 三 圆心 不变 匀速圆周 轨道半径r 比值都相 等 第2节　万有引力定律 一、行星与太阳间的引力 行星与太阳间引力的得出过程 4π2k G 第2节　万有引力定律 二、月—地检验 1.检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的吸引力是否为 的力。 2.检验方法：(1)假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是 同一种力，它们的表达式也应该满足F=__________，根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月=______。 同一性质 G G 第2节　万有引力定律 (2)假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体 加速度a苹=______。 (3)=___，由于r≈60R，所以=____。 (4)结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从 的规律。 G 相同 二、月—地检验 第2节　万有引力定律 三、万有引力定律 1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的_____ 上，引力的大小与物体的 成正比、与它们之间_____ 成反比。 2.表达式：F=_______，其中G叫作引力常量。 3.引力常量 牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G的值。 英国物理学家 通过实验推算出引力常量G的值。通常取G= N·m2/kg2。 质量m1和m2的乘积 连线 距离r 的二次方 G 卡文迪什 6.67×10-11 第2节　万有引力定律 三、万有引力定律 4.对万有引力定律的理解 (1)普遍性：宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着相互吸引的力。 (2)相互性：两个有质量的物体之间的万有引力是一对 。 (3)宏观性：地面上的物体之间的万有引力一般比较小，与其他力比较可忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用。 作用力和反作用力 第2节　万有引力定律 三、万有引力定律 5.万有引力定律公式的适用条件 (1)两质点间万有引力。当两个物体间的距离比物体本身的尺度大得多时，可用此公式近似计算两物体间的万有引力，式中的r表示 间的距离。 (2)可用此公式计算质量分布均匀的球体间的相互作用，式中r是两个球体 间的距离。 (3)一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也可用此公式计算，式中的r是球体 到质点的距离。 质点 球心 球心 第3节　万有引力理论的成就 一、天体质量的计算 1.重力加速度法 已知中心天体的半径R和中心天体表面的重力加速度g，以及引力常量G， 根据物体的重力近似等于中心天体对物体的万有引力，有___________，解得中心天体质量为M=_____。 则中心天体的密度ρ==。 mg=G 第3节　万有引力理论的成就 一、天体质量的计算 2.“卫星”环绕法 已知两天体间距离r，将天体围绕中心天体的运动近似看成匀速圆周运动， 周期为T，引力常量为G，其所需的向心力都来自万有引力，由______= mr，可得M=______。 则中心天体的密度ρ==______。 注意：上面两种求中心天体质量的方法中，“R”与“r”意义不同，R为中心天体半径，r为轨道半径，两种方法中的M若为同一天体，r=R+h。当环绕法选择近地卫星时，r=R，此时中心天体的密度为ρ=。 第3节　万有引力理论的成就 二、发现未知天体　预言哈雷彗星回归 1.英国的 和法国的 根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出 的轨道。 2.使用“计算、预测和观察”的方法，近100年来，人们发现了 、阋神星等几个较大的天体。 3.英国天文学家哈雷计算了哈雷彗星的周期约为 年，并成功预言了其回归的时间。 4. 的发现和 的“按时回归”确立了 定律的地位。 亚当斯 勒维耶 海王星 冥王星 76 海王星 哈雷彗星 万有引力 第4节　宇宙航行 一、三个宇宙速度 1.第一宇宙速度 (1)定义：物体在地球 绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。 (2)大小：v= 。  (3)意义：是飞行器成为卫星的 发射速度；是卫星的 环绕速度(均选填“最大”或“最小”)。 7.9 km/s 最小 最大 附近 第4节　宇宙航行 一、三个宇宙速度 2.第二宇宙速度 当飞行器的速度 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 叫作第二宇宙速度。  3.第三宇宙速度 在地面附近发射的飞行器，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 ，这个速度叫作第三宇宙速度。  等于或大于11.2 km/s 11.2 km/s 等于或大于16.7 km/s 第4节　宇宙航行 二、人造地球卫星 1.人造地球卫星的轨道 人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类(如图所示) (1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。 (2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上方。 (3)一般轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。 第4节　宇宙航行 二、人造地球卫星 2.近地卫星、同步卫星、极地卫星和月球 (1)近地卫星：地球表面附近的卫星，r≈R；线速度大小v≈7.9 km/s、周期T=≈85 min，分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大速度和最小周期。 (2)地球同步卫星：位于地面上方高度约 km处，周期与地球自转周期 。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 ，因其相对地面静止，也称静止卫星。  36 000 相同 相同 第4节　宇宙航行 二、人造地球卫星 (3)极地卫星：轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星，运行时能到达南北极上空。 (4)月球绕地球的公转周期T=27.3天，月球和地球间的平均距离约38万千米，大约是地球半径的60倍。 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 一、相对论时空观 1.19世纪，物理学家　　　　　根据电磁场理论预言了电磁波的存在，并证明电磁波的传播速度　　　光速c。 2.1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明：在不同的参考系中，光的传播速度　　　　　　！这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系　　　。 3.爱因斯坦假设 (1)在不同的　　　参考系中，物理规律的形式都是　　　的。 (2)真空中的　　　在不同的惯性参考系中大小都是　　　的。 麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 惯性 相同 光速 相同 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 一、相对论时空观 4.相对论时空观 (1)时间延缓效应 ①如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体在同一地 点完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt=　　　　。 ②Δt与Δτ的关系总有Δt　　Δτ(选填“>”“<”或“=”)，即物理过程的快慢(时间进程)跟物体的运动状态　　　(选填“有关”或“无关”)。 　 > 有关 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 一、相对论时空观 (2)长度收缩效应 ①如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动 的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l=　　　　　　。 ②l与l0的关系总有l　　l0(选填“>”“<”或“=”)，即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态　　　(选填“有关”或“无关”)。 l0 < 有关 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 二、牛顿力学的成就与局限性 1.牛顿力学的成就 (1)把天体的运动与地面上物体的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。 (2)在宏观、低速、弱引力的广阔区域，包括天体力学的研究中，经受了实践检验，取得了巨大成就。 (3)将“实验和数学”相结合的方法推广到物理学的各个分支，形成了完整的经典力学体系。 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 二、牛顿力学的成就与局限性 2.牛顿力学的局限性 (1)物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论并不相同的。 (2)在微观世界中(尺度在10-10 m以下)，由于物质的存在和运动形式(波粒二象性)较宏观世界，有较大的不同，牛顿力学也不适用。 3.牛顿力学的适用范围 牛顿力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况。 第5节　相对论时空观与牛顿力学的局限性 二、牛顿力学的成就与局限性 4.低速与高速 (1)低速：通常所见物体的运动，如行驶的汽车、发射的导弹、人造地球卫星及宇宙飞船等物体皆为低速运动的物体。 (2)高速：有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速。 三、题型剖析及针对训练 第七章 万有引力与宇宙航行 题型一：开普勒三定律的理解和应用 1.行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。 2.开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫星绕地球的运动。 3.由开普勒第二定律可得v1·Δt·r1＝v2·Δt·r2，解得，即行星在两个位置的速度之比与到太阳的距离成反比，近日点速度最大，远日点速度最小。 4.开普勒第三定律＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k值不同。但该定律只能用在同一中心天体的星体之间。 题型一：开普勒三定律的理解和应用 题型一：开普勒三定律的理解和应用 题型一：开普勒三定律的理解和应用 题型一：开普勒三定律的理解和应用 题型一：开普勒三定律的理解和应用 题型一：开普勒三定律的理解和应用 题型二：万有引力定律 1.万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的向心力F向，如图所示。 (1)在赤道上： G＝mg1＋mω2R。 (2)在两极上：G＝mg0。 题型二：万有引力定律 1.万有引力与重力的关系 (3)在一般位置：万有引力G等于重力mg与向心力F向的矢量和。 越靠近两极，向心力越小，g值越大。由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引力近似等于重力，即＝mg。 题型二：万有引力定律 2.万有引力的“两个推论” 推论1：在匀质球壳空腔内的任意位置处，质点受 到球壳的万有引力的合力为零，即∑F引＝0。 推论2：在匀质球体内部距离球心r处的质点(m)受到的万有引力等于球体内半径为r的同心球体(M')对其的万有引力，即F＝G。 题型二：万有引力定律 题型二：万有引力定律 题型二：万有引力定律 题型二：万有引力定律 题型二：万有引力定律 题型二：万有引力定律 题型三：天体质量和密度的计算 1.利用天体表面重力加速度 已知天体表面的重力加速度g和天体半径R。 (1)由G＝mg，得天体质量M＝。 (2)天体密度ρ＝。 2.利用运行天体 已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的半径r和周期T。 (1)由G＝mr，得M＝。 题型三：天体质量和密度的计算 2.利用运行天体 (2)若已知天体的半径R，则天体的密度ρ＝。 (3)若卫星绕天体表面运行，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天体密度ρ＝，故只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T，就可估算出中心天体的密度。 题型三：天体质量和密度的计算 题型三：天体质量和密度的计算 题型三：天体质量和密度的计算 题型三：天体质量和密度的计算 题型三：天体质量和密度的计算 题型三：天体质量和密度的计算 题型四：卫星运动参量的分析 1.人造卫星运行轨道 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，地球同步静止卫星的轨道是赤道轨道。如图所示。 题型四：卫星运动参量的分析 G⇒公式中r指轨道半径，r越大，v、ω、a越小，T越大(高轨低速大周期) 2.物理量随轨道半径变化的规律 题型四：卫星运动参量的分析 3.近地卫星、同步卫星与地球赤道上物体的比较 项目 近地卫星 同步卫星 地球赤道上物体 图示 向心力 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力 轨道半径 r同>r物＝r近 题型四：卫星运动参量的分析 项目 近地卫星 同步卫星 地球赤道上物体 角速度 ω近＝，ω同＝ω物＝，有ω近>ω同＝ω物 线速度 v近＝，v同＝ω同(R＋h)＝，v物＝ω物R，有v近>v同>v物 向心加 速度 a近＝R＝，a同＝(R＋h)＝，a物＝R，有a近>a同>a物 3.近地卫星、同步卫星与地球赤道上物体的比较 题型四：卫星运动参量的分析 题型四：卫星运动参量的分析 题型四：卫星运动参量的分析 题型四：卫星运动参量的分析 题型四：卫星运动参量的分析 题型四：卫星运动参量的分析 题型五：宇宙速度 1.第一宇宙速度的推导 方法一:由G＝m，得v1＝ m/s≈7.9×103 m/s。 方法二:由mg＝m得v1＝ m/s≈7.9×103 m/s。 第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π＝2π s≈5 075 s≈85 min。 题型五：宇宙速度 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时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2 km/s≤v发<16.7 km/s时，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆。 (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。 题型五：宇宙速度 题型五：宇宙速度 题型五：宇宙速度 题型五：宇宙速度 题型五：宇宙速度 题型五：宇宙速度 题型六：卫星的变轨和对接问题 1.变轨原理 (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上，卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，有G＝m，如图所示。 (2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，所需向心力变大，G<m，即万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 (3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。 2.对接 航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。 题型六：卫星的变轨和对接问题 3.变轨过程各物理量比较 速度关系 在A点加速:vⅡA>vⅠ，在B点加速:vⅢ>vⅡB，即vⅡA>vⅠ>vⅢ>vⅡB 加速度 关系 aⅡA＝aⅠ>aⅢ＝aⅡB 周期关系 TⅠ<TⅡ<TⅢ 机械能 EⅠ<EⅡ<EⅢ 题型六：卫星的变轨和对接问题 题型六：卫星的变轨和对接问题 题型六：卫星的变轨和对接问题 题型六：卫星的变轨和对接问题 题型六：卫星的变轨和对接问题 题型六：卫星的变轨和对接问题 题型七：双星或多星模型 1.双星模型 (1)定义:绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。如图所示。 (2)特点 ①各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即 ＝m1r1，＝m2r2。 ②两颗星的周期、角速度相同，即T1＝T2，ω1＝ω2。 题型七：双星或多星模型 1.双星模型 ③两颗星的轨道半径与它们之间的距离关系为r1＋r2＝L。 ④两颗星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比，即。 ⑤双星的运动周期T＝2π。 ⑥双星的总质量m1＋m2＝。 题型七：双星或多星模型 2.多星模型 所研究星体所受万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同。常见的多星及规律如下: 常见的三星模型 ＝ma向 ×cos 30°×2＝ma向 题型七：双星或多星模型 常见的四星模型 ×cos 45°×2＋＝ma向 ×cos 30°×2＋＝ma向 2.多星模型 题型七：双星或多星模型 题型八：双星或多星模型 题型七：双星或多星模型 题型八：双星或多星模型 题型七：双星或多星模型 题型七：双星或多星模型 题型八：天体中的追及相遇问题 1.相距最近: 甲 天体“相遇”指两天体相距最近，以地球和行星“相遇”为例(“行星冲日”)，行星、地球与太阳三者共线且行星和地球的运转方向相同(如图甲)，此时刻行星与地球相距最近。从初始时刻到之后再次“相遇”，地球与行星距离最小，三者再次共线，有以下两种解决方法。 (1)角度关系ω1t－ω2t＝n·2π(n＝1，2，3，…) (2)圈数关系＝n(n＝1，2，3，…) 解得t＝(n＝1，2，3，…) 题型八：天体中的追及相遇问题 2.相距最远:行星处在地球和太阳连线的延长线上(如图乙)，三者共线，运转方向相同，有关系式ω1t－ω2t＝(2n－1)π(n＝1，2，3，…)或(n＝1，2，3，…)。 题型八：天体中的追及相遇问题 题型八：天体中的追及相遇问题 题型八：天体中的追及相遇问题 题型八：天体中的追及相遇问题 题型八：天体中的追及相遇问题 题型八：天体中的追及相遇问题 四、课堂巩固 第七章 万有引力与宇宙航行 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 四、课堂巩固 五、课堂总结 第七章 万有引力与宇宙航行 五、课堂总结 1.描述万有引力定律的内容、表达式及适用条件是什么？万有引力常量的物理意义是什么？ 2.万有引力与重力、向心力的关系是怎样的？卫星做圆周运动时，万有引力与向心力的关系如何？ 3.人造卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系是什么？近地卫星、同步卫星的特点分别是什么？ 4.三大宇宙速度的物理意义、数值分别是什么？卫星变轨的原理是什么？ 【例1】地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。在天文学中，天文单位有严格的定义，用符号表示，即地球到太阳的距离为1。已知海王星公转的轨道半径是30，地球绕太阳的公转周期为1年，取，则海王星绕太阳的公转周期最接近（      ）  A.165年 B.200年 C.270年 D.810年 【解析】根据开普勒第三定律可得，解得海王星绕太阳的公转周期，故选A。 【变式训练1】如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC．下列说法或关系式中正确的是(　　) A.地球位于B卫星椭圆轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上 B.卫星B和卫星C运动的速度大小均不变 C.＝，该比值的大小与地球和卫星都有关 D.≠，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 【解析】由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B错误；由开普勒第三定律可知，＝＝k，比值的大小仅与地球有关，选项C、D错误． 2.科幻电影曾出现太空梯的场景。如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯舱P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为。图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线。下列说法正确的是(　　) A.航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度 B.乙图中的小于地球静止卫星的轨道半径 C.航天员在位置时处于完全失重状态 D.在小于的范围内，航天员越接近的位置对梯舱的压力越大 3.1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是（　　） A.该卫星绕太阳运动周期大于地球公转周期 B.该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度 C.该卫星在L2点处于平衡状态 D.该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处小 4.2024年5月，遥八火箭搭载嫦娥六号在文昌成功发射。为完成后续探测任务，我国还将发射极轨卫星甲、探测卫星乙和地球静止卫星丙，它们均绕地球做匀速圆周运动(不考虑其他天体影响)，如图所示。甲、乙、丙到地心距离分别为r1、r2、r3(r1<r2<r3)，线速度大小为v1、v2、v3，向心加速度大小为a1、a2、a3。下列图像正确的是(　　) A.B. C.D. 5.如图所示是在某科幻电影里太空电梯的示意图，其主体结构为用硬质绝缘杆做成的太空电梯：一端固定在地球赤道上，另一端向太空中延伸，且杆的延长线通过地心。电梯箱在图示位置时电梯箱里分别有三个物体P、N、Q相对电梯静止，N在同步卫星轨道上。以地心为参考系，下面说法正确的是(　　) A.电梯箱对物体P的作用力指向地面 B.电梯箱对物体Q的作用力指向地面 C.物体P的向心加速度小于N的向心加速度 D.物体Q的向心加速度小于N的向心加速度 $