2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章萬有引力與宇宙航行章末復(fù)習(xí)(4)課件

1、習(xí)題課：天體運(yùn)動(dòng)例1如圖1所示,同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運(yùn)行速率為v1,向心加速度為a1,地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球半徑為R,則下列比值正確的是()解析答案圖1總結(jié)提升一、赤道物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)量的比較解析地球同步衛(wèi)星：軌道半徑為r,運(yùn)行速率為v1,加速度為a1；地球赤道上的物體：軌道半徑為R,隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2；以第一宇宙速度運(yùn)行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星,其軌道半徑為R.答案AD總結(jié)提升1赤道上的物體與同步衛(wèi)星具有相同的角速度和周期,如同一圓盤上不同半徑的兩個(gè)點(diǎn),由vr和a2r可分別判斷線速度、向心加速度的關(guān)系針對(duì)訓(xùn)練 1(多選)關(guān)于

2、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體,以下說法正確的是()A.都是萬有引力等于向心力B.赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等C.赤道上的物體和近地衛(wèi)星的軌道半徑相同但線速度、周期不同D.同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期解析答案解析赤道上的物體是由萬有引力的一個(gè)分力提供向心力,A項(xiàng)錯(cuò)誤；赤道上的物體和同步衛(wèi)星有相同周期和角速度,但線速度不同,B項(xiàng)錯(cuò)誤；赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星三者間的周期關(guān)系為T赤T同T近,根據(jù)vr可知v赤v同,則速度關(guān)系為v赤v同v近,故C項(xiàng)正確.答案CD二、人造衛(wèi)星的變軌問題例2如圖2所示為衛(wèi)星發(fā)射過程的示意圖,先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火,使其沿橢

3、圓軌道2運(yùn)行,最后再一次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說法正確的是()圖2A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率大于它在軌道2上經(jīng)過Q 點(diǎn)時(shí)的速率D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率小于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn) 時(shí)的速率解析答案總結(jié)提升解析答案由以上可知,速率從大到小排列為：v2v1v3v2答案D總結(jié)提升1.衛(wèi)星變軌時(shí),先是線速度v發(fā)生變化導(dǎo)致需要的向心力發(fā)生變化,進(jìn)而使軌道半徑r發(fā)生變化.(1)當(dāng)衛(wèi)星減速時(shí),衛(wèi)星所需的向心

4、力F向 減小,萬有引力大于所需的向心力,衛(wèi)星將做近心運(yùn)動(dòng),向低軌道變遷.(2)當(dāng)衛(wèi)星加速時(shí),衛(wèi)星所需的向心力F向 增大,萬有引力不足以提供衛(wèi)星所需的向心力,衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng),向高軌道變遷.以上兩點(diǎn)是比較橢圓和圓軌道切點(diǎn)速度的依據(jù).2.衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)時(shí),衛(wèi)星受到的萬有引力相同,所以加速度相同.針對(duì)訓(xùn)練 2繼“天宮一號(hào)”空間站之后,我國成功發(fā)射“神舟八號(hào)”無人飛船,它們的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示.假設(shè)“天宮一號(hào)”繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,周期為T,萬有引力常量為G.則下列說法正確的是()解析答案圖3A.在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處,“神舟八號(hào)”的加速度比“天宮一號(hào)”的大B.根據(jù)題中條件可以計(jì)算出地

5、球的質(zhì)量C.根據(jù)題中條件可以計(jì)算出地球?qū)Α疤鞂m一號(hào)”的引力大小D.要實(shí)現(xiàn)“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處對(duì)接,“神舟八號(hào)” 需在靠近P處減速因?yàn)椴恢疤鞂m一號(hào)”的質(zhì)量,所以根據(jù)題中條件計(jì)算不出地球?qū)Α疤鞂m一號(hào)”的引力大小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.要實(shí)現(xiàn)“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處對(duì)接,“神舟八號(hào)”需在P處點(diǎn)火加速,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案B三、雙星問題導(dǎo)學(xué)探究例3如圖4所示,兩顆星球組成的雙星,在相互之間的萬有引力作用下,繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng).現(xiàn)測(cè)得兩顆星之間的距離為L,質(zhì)量之比為m1m232,下列說法中正確的是()解析答案圖4A.m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為32B.m1、

6、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為32總結(jié)提升解析設(shè)雙星m1、m2距轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的距離分別為r1、r2,雙星繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為,據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得m1、m2運(yùn)動(dòng)的線速度分別為v1r1,v2r2,故v1v2r1r223.綜上所述,選項(xiàng)C正確.答案C總結(jié)提升1.雙星問題的特點(diǎn)(1)兩星的運(yùn)動(dòng)軌道為同心圓,圓心是它們之間連線上的某一點(diǎn).(2)兩星的向心力大小相等,由它們間的萬有引力提供.(3)兩星的運(yùn)動(dòng)周期、角速度相同.(4)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離,即r1r2L.解析答案圖5返回返回1.地球同步衛(wèi)星“靜止”在赤道上空的某一點(diǎn),它繞地球運(yùn)行的周期T1與地球自轉(zhuǎn)的周期T2之間的關(guān)系是

7、()A.T1T2 B.T1T2C.T1T2 D.無法確定解析地球同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同,它們的角速度也相等,故C正確.C解析答案12342.如圖6所示,地球赤道上的山丘e、近地資源衛(wèi)星p和同步衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)e、p、q的圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為v1、v2、v3,向心加速度分別為a1、a2、a3,則()解析答案圖6A.v1v2v3 B.v1v2v3C.a1a2a3 D.a1a3a21234答案D12343. (多選)肩負(fù)著“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三號(hào)”沿地月轉(zhuǎn)移軌道直奔月球,如圖7所示,在距月球表面100 km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次制動(dòng)后被月球捕獲,進(jìn)入橢圓軌道

8、繞月飛行,之后,衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過第二次“剎車制動(dòng)”,進(jìn)入距月球表面100 km的圓形工作軌道,繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)會(huì)再一次“剎車制動(dòng)”進(jìn)入近月點(diǎn)距月球表面15公里的橢圓軌道,然后擇機(jī)在近月點(diǎn)下降進(jìn)行軟著陸,則下列說法正確的是()圖71234A.“嫦娥三號(hào)”在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期最長B.“嫦娥三號(hào)”在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期最長C.“嫦娥三號(hào)”經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)在軌道上運(yùn)動(dòng)的線速度最大D.“嫦娥三號(hào)”經(jīng)過P點(diǎn)時(shí),在三個(gè)軌道上的加速度相等解析答案1234解析由于“嫦娥三號(hào)”在軌道上運(yùn)動(dòng)的半長軸大于在軌道上運(yùn)動(dòng)的半徑,也大于軌道的半長軸,根據(jù)開普勒第三定律可知,“嫦娥三號(hào)”在各軌道上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的周期關(guān)系為TTT,故A正確,B錯(cuò)誤；“嫦娥三號(hào)”在由高軌道降到低軌道時(shí),都要在P點(diǎn)進(jìn)行“剎車制動(dòng)”,所以經(jīng)過P點(diǎn)時(shí),在三個(gè)軌道上的線速度關(guān)系為vvv,所以C錯(cuò)誤；由于“嫦娥三號(hào)”在P點(diǎn)時(shí)的加速度只與所受到的月球引力有關(guān),故D正確.答案AD12344.太陽系以外存在著許多恒星與行星組成的雙星系統(tǒng),它們運(yùn)行的原理可以理解為,質(zhì)量為M的恒星和質(zhì)量為m的行星(Mm),在它們之間的萬有引力作用下有規(guī)則地運(yùn)動(dòng)著.如圖8所示,我們可認(rèn)為行星在以某一定點(diǎn)C為中心、半徑為a的圓周上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圖中沒有表示出恒星).設(shè)萬有引力常量為G,恒星和行星的大小可忽