2019版高考物理一轮复习第5章天体运动第20课时天体运动与人造卫星学案

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1、第20课时　天体运动与人造卫星考点1　卫星运行参量的分析与比较1．理想模型：认为卫星绕中心天体都做匀速圆周运动。2．中心天体对卫星的万有引力提供向心力，即是匀速圆周运动的一种应用。3．卫星的运行参数随轨道半径变化的规律由G＝ma＝m＝mω2r＝mr＝m·4π2n2r可得：⇒当r增大时越高越慢4．地球同步卫星的六个“一定”　　　　　　　　　　　　　　　　　　[例1]　(2015·北京高考)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么(　　)A．地球的公转周期大于火星的公转周期B．地

2、球公转的线速度小于火星公转的线速度C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度解析　由T＝2π，得T地v火，B错误；由a＝得a地>a火，C错误；由ω＝得ω地>ω火，D正确。答案　D(1)一个模型天体(包括卫星)的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型。(2)两条思路思路一：万有引力提供向心力G＝m＝mω2r＝mr＝ma思路二：在中心天体表面，万有引力等于重力mg＝(g为天体表面处的重力加速度)(3)a、v、ω、T均与卫星(或行星)的质量无关，只由轨道半径和中

3、心天体质量共同决定，所有参量的比较，最终归结到半径的比较。有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，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，则下列说法中正确的是(　　)A．a的向心加速度等于重力加速度gB．c在4h内转过的圆心角是C．在相同时间内b转过的弧长最长D．d的运行周期可能是23h答案　C解析　地球赤道上静止的物体随地球自转的向心加速度小于重力加速度，A错误；同步卫星c在4h内转过的圆心角φ＝，B错误；相同时间内转过的弧长s＝vt由

4、线速度v决定，卫星b的线速度最大，因此相同时间内b转过的弧长最长，C正确；d的轨道比同步卫星c的轨道高，其运行周期比c的大，故其运行周期一定大于24h，D错误。考点2　　宇宙速度的理解与计算1．环绕速度与发射速度的比较近地卫星的环绕速度v＝＝＝7.9_km/s，通常称为第一宇宙速度，它是地球周围所有卫星的绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，是在地面上发射卫星的最小发射速度。2．三种宇宙速度[例2]　(2015·广东高考)(多选)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达

5、到v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球。已知地球、火星两星球的质量比约为10∶1，半径比约为2∶1，下列说法正确的有(　　)A．探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B．探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C．探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D．探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大解析　发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动，由＝，解得v＝，M为星球的质量，要使探测器脱离星球的吸引，则发射速度为v脱＝v＝，该速度与探测器的质量无关，由此式可知，探测器分别在地球和火星表面发射时的脱离速度不同

6、，A、C错误；探测器受到的引力F＝，在两星球表面的引力之比＝·＝，B正确；探测器脱离星球的过程中，万有引力做负功，势能逐渐增大，D正确。答案　BD(1)第一宇宙速度的推导有两种方法：①由G＝m得v1＝；②由mg＝m得v1＝。(2)第一宇宙速度的公式不仅适用于地球，也适用于其他星球，只是M、R、g必须与相应星球对应，不能套用地球的参数。我国“玉兔号”月球车被顺利送抵月球表面，并发回大量图片和信息。若该月球车在地球表面的重力为G1，在月球表面的重力为G2。已知地球半径为R1，月球半径为R2，地球表面处的重力加速度为g1，月

7、球表面处的重力加速度为g2，则(　　)A．“玉兔号”月球车在地球表面与月球表面质量之比为B．地球的质量与月球的质量之比为C．地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比为D．地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为答案　D解析　“玉兔号”无论在月球表面还是地球表面质量都不会变化，A错误；地球表面月球车重力G1＝mg1，月球表面月球车重力G2＝mg2，可得地球表面处的重力加速度与月球表面处的重力加速度之比＝，C错误；在天体表面万有引力等于重力，即G1＝，G2＝，可得＝，B错误；分析可得地球的第一宇宙速度与月球的

8、第一宇宙速度之比＝＝，D正确。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．(2017·南平质检)某星球直径为d，宇航员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为(　　)A.B．2v0C.D.答案　D解析　物体做竖直上抛运动，根据公式v＝2gh知星球表面的重力加