专题4.5 宇宙航行-2019高考物理一轮复习考点大通关

考点精讲 一、宇宙速度 1．第一宇宙速度(环绕速度) (1)数值 v1＝7.9 km/s，是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星最大的环绕速度． (2)第一宇宙速度的计算方法 ①由G． 得v＝ ＝m ②由mg＝m． 得v＝ 2．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝11.2 km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度． 3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝16.7 km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度． 二、人造卫星 1．卫星的轨道 (1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种． (2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星． (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心． 2．地球同步卫星的特点 (1)轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合． (2)周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86 400 s. (3)角速度一定：与地球自转的角速度相同．[来源:学+科+网Z+X+X+K] (4)高度一定：据G＝4.23×104 km，卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量)． r得r＝＝m (5)绕行方向一定：与地球自转的方向一致． 3．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 4．卫星运动中的机械能 (1)只在万有引力作用下卫星绕中心天体做匀速圆周运动和沿椭圆轨道运动，机械能均守恒，这里的机械能包括卫星的动能和卫星(与中心天体)的引力势能． (2)质量相同的卫星，圆轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大． 三、 1．解决天体圆周运动问题的两条思路 (1)在中心天体表面或附近而又不涉及中心天体自转运动时，万有引力等于重力，即G＝mg，整理得GM＝gR2，称为黄金代换．(g表示天体表面的重力加速度) (2)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 G＝man. ＝mrω2＝m＝m 2．用好“二级结论”，速解参量比较问题 “二级结论”有： (1)向心加速度a∝，r越大，a越小； (2)线速度v∝，r越大，v越小，r＝R时的v即第一宇宙速度(绕行天体在圆轨道上最大的线速度，发射卫星时的最小发射速度)； (3)角速度ω∝，r越大，ω越小； (4)周期T∝，r越大，T越大．即“高轨低速周期长，低轨高速周期短”．　 考点精练 题组1 人造卫星 1．关于人造地球卫星，下列说法正确的是(已知地球半径为6 400 km)(　　) A．运行的轨道半径越大，线速度也越大 B．运行的速率可能等于8.3 km/s C．运行的轨道半径越大，周期也越大 D．运行的周期可能等于80 min 2．如图所示，a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上．某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方，下列说法中正确的是(　　) A．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度 B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度 C．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度 D．b、c的周期相等 3．关于人造地球卫星，下列说法正确的是(已知地球半径为6 400 km)(　　) A．运行的轨道半径越大，线速度也越大 B．运行的速率可能等于8.3 km/s C．运行的轨道半径越大，周期也越大 D．运行的周期可能等于80 min[来源:学科网ZXXK] 4．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的(　　) A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同 C．轨道平面可以不同 D．速率可以不同 5．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比(　　) A．距地面的高度变大 B．向心加速度变大 C．线速度变大 D．角速度变大 题组2 三种宇宙速度 1．关于人造地球卫星的运行速度和发射速度，以下说法中正确的是(　　) A．低轨道卫星的运行速度大，发射速度也大 B．低轨道卫星的运行速度大，但发射速度小 C．高轨道卫星的运行速度小，发射速度也小 D．高轨道卫星的运行速度小，但发射速度大 2．星球上的物体脱离星球引力所需要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r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的1/6。不计其他星球的影响。则该星球的第二宇宙速度为(　　) A． D． C． B． 3．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是(　　) A．甲的周期大于乙的周期 B．乙的速度大于第一宇