高中物理 必修二新課改教材優(yōu)化方案教師用書word 萬有引力與宇宙航行 宇宙航行

第4節(jié)宇宙航行學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)形成脈絡(luò)1?知道三個(gè)宇宙速度的含義，并會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。認(rèn)識(shí)同步衛(wèi)星的特點(diǎn)。會(huì)應(yīng)用萬有引力定律分析衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律。冃出Ji占L卜血用厲刼、舌豪風(fēng)相世卑單創(chuàng)人釦山的.?就嗣晰畑獨(dú)氓討同q轡谿kiz需歸預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)?基礎(chǔ)梳理[拡理知識(shí)夯實(shí)基礎(chǔ)]―、宇宙速度人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理牛頓的設(shè)想：在高山上水平拋出一個(gè)物體，當(dāng)初速度足夠大時(shí)，它將會(huì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星。原理：一般情況下可認(rèn)為人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，即G竽地=mr，則衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的線速度v=TOC\o"1-5"\h\zr2r—第一宇宙速度V]:衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,V]=7.9km/s。第二宇宙速度v：使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度,v=11.2IIIIkm/so第三宇宙速度v:使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小地面發(fā)射速度,v=16.7mmkm/so二、人造地球衛(wèi)星1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功。1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號(hào)”發(fā)射成功。為我國航天事業(yè)作出特殊貢獻(xiàn)的科學(xué)家錢學(xué)森被譽(yù)為“中國航天之父”。地球同步衛(wèi)星：運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同、相對(duì)地面靜止的衛(wèi)星,也稱靜止衛(wèi)星。三、載人航天與太空探索1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員加加林進(jìn)入了東方一號(hào)載人飛船。1969年7月16日9時(shí)32分，運(yùn)載阿波羅11號(hào)飛船的土星5號(hào)火箭在美國卡納維拉爾角點(diǎn)火升空，拉開人類登月這一偉大歷史事件的帷幕。2003年10月15日9時(shí)，我國神舟五號(hào)宇宙飛船把中國第一位航天員楊利偉送入太空。2013年6月，神舟十號(hào)分別完成與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器的手動(dòng)和自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。2016年10月19日，神舟^一號(hào)完成與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。2017年4月20日，我國又發(fā)射了貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)，入軌后與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自動(dòng)交會(huì)對(duì)接、自主快速交會(huì)對(duì)接等3次交會(huì)對(duì)接及多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。預(yù)丨習(xí)丨自丨測判斷下列說法是否正確。在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9km/s。()在地面上發(fā)射火星探測器的速度應(yīng)為11.2km/s<v<16.7km/s。()要發(fā)射離開太陽系的探測器，所需發(fā)射速度至少為16.7km/so()要發(fā)射一顆月球衛(wèi)星，在地面的發(fā)射速度應(yīng)大于16.7km/s。()地球的同步衛(wèi)星一定位于赤道的正上方。()地球同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同。()提示：⑴丿(2)V(3)V⑷X(5)V(6)V兩顆衛(wèi)星都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星A軌道半徑為36000km,衛(wèi)星B軌道半徑為21500km。下列說法正確的是()兩顆衛(wèi)星的發(fā)射速度均小于第一宇宙速度衛(wèi)星A的速率比衛(wèi)星B的大衛(wèi)星A的向心加速度小于衛(wèi)星B的向心加速度衛(wèi)星A的運(yùn)動(dòng)周期小于衛(wèi)星B的運(yùn)動(dòng)周期解析：選C。第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，由于兩顆衛(wèi)星的軌道高度都

較大，所以兩顆衛(wèi)星的發(fā)射速度均大于第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；根據(jù)人造衛(wèi)星的萬有引力提供向心力，有GMm=m2nr=mV-ma可得T二2n\匸幕,r2(t丿\lGM罟，a=GM，可知衛(wèi)星的軌道半徑越小，角速度、線速度、向心加速度越大，周期越小，由題中A的軌道半徑大于B的軌道半徑，則知A周期大，A的速度和向心加速度都小，故C正確，B、D錯(cuò)誤。課堂探究?重難突破'突植薙難再粽提探究一對(duì)宇宙速度的理解問丨題丨導(dǎo)丨引推導(dǎo)第一宇宙速度是如何建立模型的？推導(dǎo)的依據(jù)是什么？［要點(diǎn)提示］建立模型：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬有引力(重力)提供向心力。衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑r近似等于地球半徑R。推導(dǎo)依據(jù)：喘推導(dǎo)依據(jù)：喘V2v2-mR，mg-mR。例丨練丨提丨升1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度。2.第一宇宙速度的推導(dǎo)X萬有引力提供衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力重力提供衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力公式Mmv2GR2—mRmv2mg—R結(jié)果IGMv\/Rv=\/gR普適性既適用于地球，也適用于其他星體3?對(duì)第一宇宙速度的理解(1)“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊?。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運(yùn)行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度,所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。（2）“最大環(huán)繞速度”：在所有環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星中，近地衛(wèi)星的軌道半徑最小，由罟可得GM，軌道半徑越小，線速度越大，所以在這些衛(wèi)星中，第一宇宙速度是所有環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度。例1（多選）下列關(guān)于三種宇宙速度的說法中正確的是（）第一宇宙速度V］=7.9km/s，第二宇宙速度v2=11.2km/s，則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度大于等于V］，小于v2美國發(fā)射的“鳳凰號(hào)”火星探測衛(wèi)星，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造小行星的最小發(fā)射速度第一宇宙速度7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度［解析］根據(jù)v二晉可知，衛(wèi)星的軌道半徑r越大，即距離地面越遠(yuǎn)，衛(wèi)星的環(huán)繞速度越小,v］=7.9km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度，D正確；實(shí)際上，由于人造衛(wèi)星的軌道半徑都大于地球半徑，故衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度都小于第一宇宙速度,A錯(cuò)誤;美國發(fā)射的“鳳凰號(hào)”火星探測衛(wèi)星，仍在太陽系內(nèi)，所以其發(fā)射速度小于第三宇宙速度，B錯(cuò)誤；第二宇宙速度是使物體掙脫地球束縛而成為太陽的一顆人造小行星的最小發(fā)射速度，C正確。［答案］CD例2我國發(fā)射了一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”。設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的占，月球的半徑約為地球半徑的1，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的最大速率約為（）

B.1.8km/sA.0.4km/sB.1.8km/sC.11km/sD.36km/s［解析］星球的第一宇宙速度即為圍繞星球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為該星球半徑時(shí)的環(huán)繞速度，由萬有引力提供向心力即可得出這一最大環(huán)繞速度。衛(wèi)星所需的向心力由萬有引力提供=mV2，得、畫，又由理月二占，蟲r2rVrM地81r地=4，故月球和地球上第一宇宙速度之比蟲二9，故v月=7-9x2km/s?1.84V也99km/s，B正確。［答案］B探究二衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律分析1.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)遵循的規(guī)律：衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，地心在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，衛(wèi)星的周期和半長軸的關(guān)系遵循開普勒第三定律。衛(wèi)星軌道的圓心：衛(wèi)星繞地球沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)榈厍驅(qū)πl(wèi)星的萬有引力提供了衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，而萬有引力指向地心，所以地心是衛(wèi)星圓軌道的圓心。衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星的軌道平面可以在赤道平面內(nèi)（如同步衛(wèi)星），可以通過兩極上空（如極地衛(wèi)星），也可以和赤道平面成任意角度。運(yùn)行參量丄mM⑴由丄mM⑴由g（r+rmR++h得嚴(yán)RGM，h越大，軌道半徑越大，線速度越小。丄mM⑵由g丄mM⑵由g（r+rm〃(R+h)得CD=（R+h）3，h越大，軌道半徑越大，角速度越小。⑶由GmM(R+h)⑶由GmM(R+h)24n2(R+h)得T=:'4n2(R+h)3

GM,h越大，軌道半徑越大，周期越大。(4)由GmM(R(4)由GmM(R+h)2=ma得a=GM(R+h)2,h越大，軌道半徑越大，向心加速度越小。例3如圖所示，a、bc、d是在地球大氣層外的圓形軌道上勻速運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星。其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個(gè)圓軌道上。某時(shí)刻b衛(wèi)星恰好處于c衛(wèi)星的正上方。下列說法正確的是（）a、c的角速度大小相等a、c的角速度大小相等，且大于b的角速度，C錯(cuò)誤；由v二知a、c的b、d存在相撞危險(xiǎn)a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度a、c的線速度大小相等，且小于d的線速度［解析］b、d在同一軌道，線速度大小相等，不可能相撞，A錯(cuò)誤；由a向二豎知a、c的加速度大小相等且大于b的加速度，B正確；由①二線速度大小相等，且大于d的線速度，D錯(cuò)誤。［答案］B［針對(duì)訓(xùn)練1］（多選）（2021?濟(jì)南市萊蕪一中高一期中）已知地球的質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面處的重力加速度為g，地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，離地面的高度為h，利用上述物理量，可推算出地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度表達(dá)式為（）2n（R式為（）2n（R+h）A.B.GmR+hC.C.解析：選AD。同步衛(wèi)星的軌道半徑為r二R+h,其運(yùn)動(dòng)周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期T則線速度v二2n(R+h周期T則線速度v二2n(R+h)Mm，故A正確根據(jù)牛頓第二定律得v2二m(R+h)，探究三1GMm工市，故B、c錯(cuò)誤；因?yàn)橛齱，v，故D正確。近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上物體的比較1．三者比較(1)軌道半徑：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同,均等于地球半徑,同步衛(wèi)星的軌道半徑較大。(2)運(yùn)行周期：同步衛(wèi)星與赤道上物體的運(yùn)行周期相同，由T=2nGM可知，近地衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星的周期。(3)向心加速度：由a=dM(3)向心加速度：(2n\2由a=?2r=—r知，同步衛(wèi)星的加速度大于赤道上物體的加速度。kT丿(4)向心力：近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都只受萬有引力作用，由萬有引力提供向心力，滿足由萬有引力提供向心力的天體的運(yùn)行規(guī)律。赤道上的物體由萬有引力和地面支持力的合力提供向心力，它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2．同步衛(wèi)星的特點(diǎn)地球同步衛(wèi)星位于地球赤道上方，相對(duì)于地面靜止不動(dòng)，它跟地球的自轉(zhuǎn)角速度相同，廣泛應(yīng)用于通信，又叫同步通信衛(wèi)星。地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)見下表：

周期一定與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T=24h=86400s角速度一定與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同高度一定衛(wèi)星離地面咼度h=r-R^6R（為恒量）~3.6X104km速度大小一定2nrv-T—3.07km/s（為恒量），環(huán)繞方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同向心加速度大小一定an—0.23m/s2軌道平面一定軌道平面與赤道平面共面例4如圖所示，a為靜止于赤道地面上的物體，b為低軌道衛(wèi)星，c為同步衛(wèi)星，則下列說法中正確的是（）a物體做圓周運(yùn)動(dòng)僅由萬有引力提供向心力若某時(shí)刻b衛(wèi)星經(jīng)過a的正上方，則b再運(yùn)動(dòng)一圈會(huì)再次經(jīng)過a的正上方b的線速度比c的線速度大a的向心加速度比c的向心加速度大［解析］a物體靜止于赤道地面上，萬有引力的一個(gè)分力提供向心力，另一個(gè)分力充當(dāng)重力，故A錯(cuò)誤；根據(jù)衛(wèi)星追及原理可知，若某時(shí)刻b衛(wèi)星經(jīng)過a的正上方，由于地球的自轉(zhuǎn)周期不等于b的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，則b再運(yùn)動(dòng)一圈不會(huì)經(jīng)過a的正上方，故B錯(cuò)誤；b、c屬于衛(wèi)星，根據(jù)萬有引力提供向心力有沁=mV2，r2r解得線速度=\晉，b為低軌道衛(wèi)星，軌道半徑小，線速度大于c的線速度,故C正確；a、c屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的模型，角速度相等，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度公式可知，a二他r,c的軌道半徑大，向心加速度大，故D錯(cuò)誤。［答案］C

［針對(duì)訓(xùn)練2］（多選）（2021?河北高二學(xué)業(yè)考試）已知我國某顆量子通信衛(wèi)星的軌道距地面高度約為500km,該高度低于地球同步衛(wèi)星軌道距地面高度，該量子通信衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則該量子通信衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的（）周期比地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期長周期比地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期短線速度比地球同步衛(wèi)星的線速度大線速度比地球同步衛(wèi)星的線速度小解析：選BC。量子通信衛(wèi)星的軌道距地面高度約為500km,該高度低于地球同步衛(wèi)星軌道距地面高度，則量子通信衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)開普勒第三定律可知，該量子通信衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期比地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期短，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)萬有引力提供向心力，則有GMmr2=mvr2，得V二，因量子通信衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑,故量子通信衛(wèi)星的線速度比地球同步衛(wèi)星的線速度大，故C正確，D錯(cuò)誤。隨堂演練?鞏固落實(shí)［同步測控知能提帚1.（對(duì)宇宙速度的理解）（2020?河南鄭州高一檢測）恒星演化發(fā)展到一定階段，可能成為恒星世界的“侏儒”一一中子星。中子星的半徑較小，一般在7?20km，但它的密度大得驚人。若某中子星的半徑為10km，密度為1.2X1017kg/m3，那么該中子星上的第一宇宙速度約為（）A.A.7.9km/sC.2.9X104km/sB.16.7km/sD.5.8X104km/s解析：選D。中子星上的第一宇宙速度即為它表面處的飛行器的環(huán)繞速度。飛行器的軌道半徑近似認(rèn)為是該中子星的半徑，且中子星對(duì)飛行器的萬有引力充當(dāng)向心力，由

Mm=mV2，得v=\晉，又M二pV二p寧，得Mm4nGp3，代入數(shù)據(jù)解得v^5.8X107m/s=5.8X104km/s。2.（對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律的分析）B.同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為m3C.B.同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為m3C.量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為nD.量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速率之比為n3m我國首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星于2016年8月16日1點(diǎn)40分成功發(fā)射,量子衛(wèi)星成功運(yùn)行后，我國在世界上首次實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面內(nèi)，如圖所示。已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn)，由此可知（）A.量子衛(wèi)星的環(huán)繞速度大于A.解析：選D。第一宇宙速度是所有環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的最大線速度,則量子衛(wèi)星的環(huán)繞速度小于7.9km/s，A錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律可知￡二r3T量，量則，B錯(cuò)誤；根據(jù)r3T量，量則，B錯(cuò)誤；根據(jù)V二GM可知墮卩同少量T同，C錯(cuò)誤；根據(jù)r可知瓷咕同r同_m3，m3，根據(jù)v二少廠可知量子衛(wèi)星與p點(diǎn)的速率之比為壬少量mR量二m3/n3n3m3m，D正確。3.（對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律的分析）（2020?陜西咸陽期中）我國“北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星組成，衛(wèi)星軌道半徑大小不同，其運(yùn)行速度、周期等參量也不相同，下面說法正確的是（）衛(wèi)星軌道半徑越大，環(huán)繞速度越大B.衛(wèi)星的線速度小于7.9km/sC.衛(wèi)星軌道半徑越小，向心加速度越小D.衛(wèi)星軌道半徑越小，運(yùn)動(dòng)的角速度越小解析：選B人造地球衛(wèi)星在繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由地球?qū)πl(wèi)星的引力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故有g(shù)竽=ma=肌的，得：二GMGM~~r~rr，GM，AC、D錯(cuò)誤；近地衛(wèi)星線速度為7.9km/s，由于靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)行的半徑大于近地軌道的半徑，所以其線速度小于7.9km/s，B正確。4.（近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上物體的比較）（多選）地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運(yùn)行速率為v】，向心加速度為a】，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a；，地球的第一宇宙速度為v；，半徑為R，則下列比例關(guān)系中正確的是()—r=R—r=R—r=R—r=RD-v；7弓解析：選AD。設(shè)地球的質(zhì)量為m地，同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m】，在地球表面隨解析：地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的質(zhì)量為m2，根據(jù)向心加速度和角速度的關(guān)系有a1二警r二警r，a2=^2R，又二空，r=R，A正確；由萬有引力定律和牛頓第二定律得Gm^“止，Gm^v,r2】rR22R課后達(dá)標(biāo)?限時(shí)訓(xùn)練［以綜促學(xué)補(bǔ)需楊擔(dān)］（限時(shí)：35分鐘）【合格考練】（2020?北師大附中期末）2019年5月17日,我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。該衛(wèi)星（）入軌后可以位于北京正上方入軌后的速度大于第一宇宙速度發(fā)射速度大于第二宇宙速度若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少解析：選D。同步衛(wèi)星只能位于赤道正上方，A錯(cuò)誤；由譬二學(xué)知，衛(wèi)星的軌道半徑越大，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度越小，因此入軌后的速度小于第一宇宙速度（近地衛(wèi)星的速度），B錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，C錯(cuò)誤；若發(fā)射到近地圓軌道，所需發(fā)射速度較小，所需能量較少，D正確?！版隙鹚奶?hào)”發(fā)射后進(jìn)入離近月點(diǎn)約100公里的環(huán)月軌道。關(guān)于“嫦娥四號(hào)”月球探測器的發(fā)射速度，下列說法正確的是（）小于第一宇宙速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間C?介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間D.大于第三宇宙速度解析：選B。“嫦娥四號(hào)”進(jìn)入近月點(diǎn)約100公里的環(huán)月軌道后，仍圍繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，未擺脫地球的引力束縛，故“嫦娥四號(hào)”的發(fā)射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（）運(yùn)行軌道可以位于北京正上方穩(wěn)定運(yùn)行的線速度小于7.9km/s運(yùn)行軌道可高可低，軌道越高，繞地球運(yùn)行一周所用時(shí)間越長若衛(wèi)星質(zhì)量加倍，運(yùn)行高度將降低一半解析：選B在除赤道所在平面外的任意點(diǎn)，假設(shè)實(shí)現(xiàn)了“同步”，那它的運(yùn)動(dòng)軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個(gè)平面上，這是不可能的，所以同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方，故A錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力提供向心力GMm二mV2r2r得\j字，衛(wèi)星離地面越高r越大，則速度越小，當(dāng)r最小等于地球半徑R時(shí)，線速度最大，為地球的第一宇宙速度7.9km/s，故同步衛(wèi)星的線速度小于7.9km/s，故B正確；地球同步衛(wèi)星運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面上的圓形軌道即軌道平面與赤道平面重合，運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相等，即為一天，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式（二m竽（R+h）,其中R為地球半徑,（R＋h）2T2h為同步衛(wèi)星離地面的高度。由于同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以T為一定值，根據(jù)上面等式得出：同步衛(wèi)星離地面的高度h也為一定值，故C、D錯(cuò)誤。4.（2021.石家莊市高一期中）“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星是第二代地球靜止軌道遙感氣象衛(wèi)星，下列說法正確的是（）經(jīng)過一段時(shí)間，“風(fēng)云四號(hào)”可以運(yùn)行到美國上空“風(fēng)云四號(hào)”運(yùn)行速度大于第一宇宙速度“風(fēng)云四號(hào)”做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度小于地球表面的重力加速度“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第二宇宙速度解析：選C靜止軌道衛(wèi)星的軌道必須在赤道平面內(nèi)，故A錯(cuò)誤；由萬有引力提供向心力得6轡二mV2，解得v-.'I，GM，可知衛(wèi)星的線速度v隨軌道半徑r的增大而減小，因此其線速度應(yīng)小于7.9km/s，故B錯(cuò)誤；“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有GMm二加。,解得a=GM，因?yàn)椤帮L(fēng)云四號(hào)”r2r2

衛(wèi)星軌道半徑r大于地球半徑R,故“風(fēng)云四號(hào)”做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C正確；“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度應(yīng)大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故D錯(cuò)誤。5.（2021.贛州中學(xué)高一期末）中國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，是繼美國GPS（全球定位系統(tǒng)）和俄羅斯GLONASS（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，其中空間端包括5顆地球同步衛(wèi)星和30顆非地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（）這5顆地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度這5顆地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期都與地球自轉(zhuǎn)周期相等這5顆地球同步衛(wèi)星運(yùn)行的加速度大小不一定相等為避免相撞，不同國家發(fā)射的地球同步衛(wèi)星必須運(yùn)行在不同的軌道上解析：選B。根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式響=mVr2，解得v二\JGM，可知這5顆地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，A錯(cuò)誤；由于這5顆衛(wèi)星是地球的同步衛(wèi)星，則其運(yùn)行周期都與地球自轉(zhuǎn)周期相等，B正確；地球同步衛(wèi)星，與赤道平面重合，離地面的高度相同，在相同的軌道上，故D錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星的加速度a=GM，所以這5顆地球同步衛(wèi)星的加速度大小一定相等，故C錯(cuò)誤。6.一顆人造地球衛(wèi)星在距地球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行周期為T。若地球半徑為R,貝胚）亠2nRA.該衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的線速度為fB.該衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的向心加速度為4n2RB.該衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的向心加速度為4n2RT2C.物體在地球表面自由下落的加速度為4n2(R+h)

T2D.地球的第一宇宙速度為“弋R（R+h）34n2(R+h)二T2，并不等于在地球表面的重力加速2n（R+h）解析：選D。衛(wèi)星的軌道半徑為R+h,4n2(R+h)二T2，并不等于在地球表面的重力加速r2n\2向心加速度a=(R+h)2nIT丿度，A、B、C錯(cuò)誤；地球的第一宇宙速度等于在地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星的運(yùn)行速度,GMmR2V2=mRGMmR2V2=mR，而對(duì)于該衛(wèi)星GMm(R+h)2=m(R+h)?’2n)2，聯(lián)立可得v二解析:選C根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2v2=m—r4n2解析:選C根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2v2=m—r4n2=m~T^r=m^2r=ma，解得：v二，T=2naT，GM3二，A的軌道半徑最(R+h)32nLT7.（2020?山東青州月考）如圖所示，在同一軌道平面上，有繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星A、B、C,下列說法正確的是（）A.A的線速度最小B.B的角速度最小C.C周期最長D.A的向心加速度最小小，所以A的線速度最大，A錯(cuò)誤；C的軌道半徑最大，C的角速度最小，C周期最長，B錯(cuò)誤，C正確；A的軌道半徑最小，則A的向心加速度最大，D錯(cuò)誤。8.（多選）2020年6月23日9時(shí)43分，北斗三號(hào)全球?qū)Ш较到y(tǒng)第30顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，關(guān)于北斗三號(hào)同步衛(wèi)星到地心的距離r可由r3=:：求出，已知式中a的單位是m，b的單位是s，c的單位是m/s2,貝廿（）A.a是地球半徑，b是地球自轉(zhuǎn)的周期，c是地球表面處的重力加速度

a是地球半徑，b是北斗三號(hào)衛(wèi)星繞地心運(yùn)動(dòng)的周期，c是北斗三號(hào)衛(wèi)星的加速度a是赤道周長，b是地球自轉(zhuǎn)的周期，c是北斗三號(hào)衛(wèi)星的加速度a是地球半徑，b是北斗三號(hào)衛(wèi)星繞地心運(yùn)動(dòng)的周期，c是地球表面處的重力加速度‘.GMm解析：選AD‘.GMm解析：選AD。由"=mrr2’2n'2CT)及=m'g可得茫二歸R24n2，地球自轉(zhuǎn)周期與北斗三號(hào)同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行周期相同，故A、D正確。【等級(jí)考練】9.（多選）a是放在地球赤道上的物體，b是近地衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，a、b、c在同一平面內(nèi)繞地心做逆時(shí)針方向的圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻，它們運(yùn)行通過地心的同一直線上，如圖所示。一段時(shí)間后。它們的位置可能是的同一直線上，如圖所示。一段時(shí)間后。它們的位置可能是（）左-廠J."解析：選AC。地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的角速度和地球自轉(zhuǎn)角速度相同