2024年高考物理一輪總復(fù)習(xí)第五章萬有引力與航天第2講人造衛(wèi)星宇宙速度課件

第2講人造衛(wèi)星宇宙速度課

程

標

準知道第二宇宙速度和第三宇宙速度會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度(第一宇宙速度)．

素

養(yǎng)

目

標物理觀念：理解三種宇宙速度，并會求解第一宇宙速度的大小．科學(xué)思維：(1)會比較衛(wèi)星運行的各物理量之間的關(guān)系．(2)會處理人造衛(wèi)星的變軌和對接問題．必備知識·自主落實關(guān)鍵能力·精準突破必備知識·自主落實一、三個宇宙速度第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1＝________km/s，是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的最大環(huán)繞速度，也是人造地球衛(wèi)星的________發(fā)射速度第二宇宙速度(逃逸速度)v2＝11.2km/s，是物體掙脫________引力束縛的最小發(fā)射速度第三宇宙速度v3＝16.7km/s，是物體掙脫________引力束縛的最小發(fā)射速度7．9最小地球太陽二、人造衛(wèi)星1．天體(衛(wèi)星)運行問題分析將天體或衛(wèi)星的運動看成________運動，其所需向心力由________提供．勻速圓周萬有引力2．人造衛(wèi)星衛(wèi)星運行的軌道平面一定通過地心，一般分為赤道軌道、極地軌道和其他軌道，同步衛(wèi)星的軌道是赤道軌道．(1)極地衛(wèi)星運行時每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實現(xiàn)全球覆蓋．(2)同步衛(wèi)星軌道平面與________共面，且與地球自轉(zhuǎn)的方向相同．赤道平面走進科學(xué)2021年4月29日，我國在海南文昌用長征五號B運載火箭成功將空間站天和核心艙送入預(yù)定軌道．核心艙運行軌道距地面的高度為400km左右，地球同步衛(wèi)星距地面的高度接近36000km.則該核心艙的(1)角速度比地球同步衛(wèi)星的?。?

)(2)周期比地球同步衛(wèi)星的長．(

)(3)向心加速度比地球同步衛(wèi)星的大．(

)(4)線速度比地球同步衛(wèi)星的小．(

)××√×關(guān)鍵能力·精準突破

針

對

訓(xùn)

練1.我國首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”．已知火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的10%，半徑約為地球半徑的50%.下列說法正確的是(

)A．火星探測器的發(fā)射速度應(yīng)大于地球的第二宇宙速度B．火星探測器的發(fā)射速度應(yīng)介于地球的第一和第二宇宙速度之間C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度答案：A

2．[2022·浙江1月]天問一號從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點，再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則天問一號(

)A．發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B．從P點轉(zhuǎn)移到Q點的時間小于6個月C．在環(huán)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小D．在地火轉(zhuǎn)移軌道運動時的速度均大于地球繞太陽的速度答案：C

考點二衛(wèi)星運行參量的分析1.物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律2．地球同步衛(wèi)星的五個“一定”考向1衛(wèi)星運行參量的比較與計算例1[2022·湖北卷]2022年5月，我國成功完成了天舟四號貨運飛船與空間站的對接，形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，周期約90分鐘．下列說法正確的是(

)A．組合體中的貨物處于超重狀態(tài)B．組合體的速度大小略大于第一宇宙速度C．組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大D．組合體的加速度大小比地球同步衛(wèi)星的小答案：C

考向2衛(wèi)星運行參量的計算例2[2022·山東卷]“羲和號”是我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星．如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地球的運動視為勻速圓周運動，軌道平面與赤道平面接近垂直．衛(wèi)星每天在相同時刻，沿相同方向經(jīng)過地球表面A點正上方，恰好繞地球運行n圈．已知地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面重力加速度為g，則“羲和號”衛(wèi)星軌道距地面高度為(

)答案：C

答案：AC

4．(多選)2021年10月，中國發(fā)射了首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗衛(wèi)星——羲和號，用于實現(xiàn)太陽Hα波段光譜成像的空間探測，該衛(wèi)星軌道為圓軌道，通過地球南、北兩極上方，離地高度約為517km.如圖所示，a為羲和號，b為地球同步衛(wèi)星，c為赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動的物體．已知地球半徑約為6400km.下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)的發(fā)射速度大于第二宇宙速度B．a(chǎn)、b、c的線速度大小關(guān)系為vc>va>vbC．a(chǎn)的向心加速度大于c的向心加速度D．a(chǎn)的運行周期小于24h答案：CD

考點三衛(wèi)星的變軌和對接問題1．三種運行情況

考向1衛(wèi)星變軌問題中各物理量的比較例3[2023·重慶巴蜀中學(xué)月考](多選)“天問一號”于2021年2月到達火星附近，2021年5月?lián)駲C實施降軌，著陸器與環(huán)繞器分離，軟著陸火星表面，實現(xiàn)中國在深空探測領(lǐng)域的技術(shù)跨越．“天問一號”遠離地球的過程可簡化為如圖所示情境，“天問一號”在橢圓軌道Ⅰ上運行到遠地點P變軌進入圓形軌道Ⅱ，在圓形軌道Ⅱ上運行一段時間后在P點時再次加速變軌，從而最終擺脫地球束縛．對于該過程，下列說法正確的是(

)A．“天問一號”在Ⅰ、Ⅱ軌道上運行的周期相同B．“天問一號”在P點通過向后噴氣加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進入軌道ⅡC．“天問一號”在軌道Ⅰ上正常運行時(不含變軌時刻)經(jīng)過P點的加速度等于它在軌道Ⅱ上正常運行時(不含變軌時刻)經(jīng)過P點的加速度D.“天問一號”在軌道Ⅰ上過O點的速率與它在軌道Ⅱ上過P點的速率相等答案：BC

考向2衛(wèi)星對接問題例4宇宙飛船和空間站在同一軌道上運動．若飛船想與前方的空間站對接，飛船為了追上空間站，可采取的方法是(

)A．飛船加速直到追上空間站，完成對接B．飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站完成對接C．飛船加速至一個較高軌道，再減速追上空間站，完成對接D．無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接答案：B

針

對

訓(xùn)

練5.[2023·南京一模]2021年11月8日，天問一號環(huán)繞器成功實施近火制動，準確進入遙感使命軌道．制動前環(huán)繞器在軌道Ⅰ上運動．在P點制動后進入軌道Ⅱ運動．如圖所示，環(huán)繞器沿軌道Ⅰ、Ⅱ運動到P點的速度大小分別為vⅠ、vⅡ；加速度大小分別為aⅠ、aⅡ.則(

)A．vⅠ>vⅡ

aⅠ＝aⅡB．vⅠ<vⅡ

aⅠ<aⅡC．vⅠ＝vⅡ

aⅠ＝aⅡD．vⅠ＝vⅡ

aⅠ>aⅡ答案：A解析：天問一號從軌道Ⅰ進入較低的軌道Ⅱ要減少能量，應(yīng)在P點減速，在同一點P受到的萬有引力大小一樣，所以加速度大小相等，A正確．6.[2023·重慶檢測](多選)2021年10月16日，神舟十三號載人飛船在酒泉成功發(fā)射，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空．飛船入軌后，按照預(yù)定程序，與天和核心艙進行自主快速交會對接．對接前，神舟十三號和天和核心艙在軌運動的情形如