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習(4)課件

1、習題課：天體運動例1如圖1所示,同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運行速率為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總結提升一、赤道物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星轉動量的比較解析地球同步衛(wèi)星：軌道半徑為r,運行速率為v1,加速度為a1；地球赤道上的物體：軌道半徑為R,隨地球自轉的向心加速度為a2；以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星,其軌道半徑為R.答案AD總結提升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點,由vr和a2r可分別判斷線速度、向心加速度的關系針對訓練 1(多選)關于

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分力提供向心力,A項錯誤；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項錯誤；赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星三者間的周期關系為T赤T同T近,根據vr可知v赤v同,則速度關系為v赤v同v近,故C項正確.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,然后經點火,使其沿橢

3、圓軌道2運行,最后再一次點火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點,軌道2、3相切于P點,則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時,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上經過Q點時的速率大于它在軌道2上經過Q 點時的速率D.衛(wèi)星在軌道2上經過P點時的速率小于它在軌道3上經過P點 時的速率解析答案總結提升解析答案由以上可知,速率從大到小排列為：v2v1v3v2答案D總結提升1.衛(wèi)星變軌時,先是線速度v發(fā)生變化導致需要的向心力發(fā)生變化,進而使軌道半徑r發(fā)生變化.(1)當衛(wèi)星減速時,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)星將做近心運動,向低軌道變遷.(2)當衛(wèi)星加速時,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)星將做離心運動,向高軌道變遷.以上兩點是比較橢圓和圓軌道切點速度的依據.2.衛(wèi)星到達橢圓軌道與圓軌道的切點時,衛(wèi)星受到的萬有引力相同,所以加速度相同.針對訓練 2繼“天宮一號”空間站之后,我國成功發(fā)射“神舟八號”無人飛船,它們的運動軌跡如圖3所示.假設“天宮一號”繞地球做圓周運動的軌道半徑為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.在遠地點P處,“神舟八號”的加速度比“天宮一號”的大B.根據題中條件可以計算出地

5、球的質量C.根據題中條件可以計算出地球對“天宮一號”的引力大小D.要實現“神舟八號”與“天宮一號”在遠地點P處對接,“神舟八號” 需在靠近P處減速因為不知“天宮一號”的質量,所以根據題中條件計算不出地球對“天宮一號”的引力大小,選項C錯誤.要實現“神舟八號”與“天宮一號”在遠地點P處對接,“神舟八號”需在P處點火加速,選項D錯誤.答案B三、雙星問題導學探究例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點做周期相同的勻速圓周運動.現測得兩顆星之間的距離為L,質量之比為m1m232,下列說法中正確的是()解析答案圖4A.m1、m2做圓周運動的線速度之比為32B.m1、

6、m2做圓周運動的角速度之比為32總結提升解析設雙星m1、m2距轉動中心O的距離分別為r1、r2,雙星繞O點轉動的角速度為,據萬有引力定律和牛頓第二定律得m1、m2運動的線速度分別為v1r1,v2r2,故v1v2r1r223.綜上所述,選項C正確.答案C總結提升1.雙星問題的特點(1)兩星的運動軌道為同心圓,圓心是它們之間連線上的某一點.(2)兩星的向心力大小相等,由它們間的萬有引力提供.(3)兩星的運動周期、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,它繞地球運行的周期T1與地球自轉的周期T2之間的關系是

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動.設e、p、q的圓周運動速率分別為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)肩負著“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三號”沿地月轉移軌道直奔月球,如圖7所示,在距月球表面100 km的P點進行第一次制動后被月球捕獲,進入橢圓軌道

8、繞月飛行,之后,衛(wèi)星在P點又經過第二次“剎車制動”,進入距月球表面100 km的圓形工作軌道,繞月球做勻速圓周運動,在經過P點時會再一次“剎車制動”進入近月點距月球表面15公里的橢圓軌道,然后擇機在近月點下降進行軟著陸,則下列說法正確的是()圖71234A.“嫦娥三號”在軌道上運動的周期最長B.“嫦娥三號”在軌道上運動的周期最長C.“嫦娥三號”經過P點時在軌道上運動的線速度最大D.“嫦娥三號”經過P點時,在三個軌道上的加速度相等解析答案1234解析由于“嫦娥三號”在軌道上運動的半長軸大于在軌道上運動的半徑,也大于軌道的半長軸,根據開普勒第三定律可知,“嫦娥三號”在各軌道上穩(wěn)定運行時的周期關系為TTT,故A正確,B錯誤；“嫦娥三號”在由高軌道降到低軌道時,都要在P點進行“剎車制動”,所以經過P點時,在三個軌道上的線速度關系為vvv,所以C錯誤；由于“嫦娥三號”在P點時的加速度只與所受到的月球引力有關,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,它們運行的原理可以理解為,質量為M的恒星和質量為m的行星(Mm),在它們之間的萬有引力作用下有規(guī)則地運動著.如圖8所示,我們可認為行星在以某一定點C為中心、半徑為a的圓周上做勻速圓周運動(圖中沒有表示出恒星).設萬有引力常量為G,恒星和行星的大小可忽