2025高考物理總復(fù)習(xí)天體運(yùn)動與人造衛(wèi)星

第2講天體運(yùn)動與人造衛(wèi)星高考總復(fù)習(xí)2025考點(diǎn)一天體(衛(wèi)星)運(yùn)行參量分析強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分1.天體(衛(wèi)星)運(yùn)行問題分析將天體或衛(wèi)星的運(yùn)動看成

運(yùn)動,其所需向心力由

提供。

2.物理量隨軌道半徑變化的規(guī)律勻速圓周萬有引力3.“黃金代換式”的應(yīng)用忽略中心天體自轉(zhuǎn)影響,則有,整理可得

。在引力常量G和中心天體質(zhì)量m0未知時(shí),可用gR2替換Gm0。

Gm0=gR24.人造衛(wèi)星衛(wèi)星運(yùn)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。(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)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(shí)現(xiàn)全球覆蓋。(2)靜止衛(wèi)星①軌道平面與

共面,且與地球自轉(zhuǎn)的方向相同。

②周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等,T=

。

③高度固定不變,h=3.6×107m。④運(yùn)行速率約為v=3.1km/s。赤道平面

24h(3)近地衛(wèi)星:軌道在

附近的衛(wèi)星,其軌道半徑r=R(地球半徑),運(yùn)行速度等于第一宇宙速度v=7.9km/s(人造地球衛(wèi)星的最大圓軌道運(yùn)行速度),T=85min(人造地球衛(wèi)星的最小周期)。

注意:近地衛(wèi)星可能為極地軌道衛(wèi)星,也可能為赤道軌道衛(wèi)星。地球表面×√√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.萬有引力公式中r指軌道半徑,是衛(wèi)星到中心天體球心的距離,R通常指中心天體的半徑,有r=R+h。2.同一中心天體,各行星v、ω、a、T等物理量只與r有關(guān);不同中心天體,各行星v、ω、a、T等物理量與中心天體質(zhì)量m中和r有關(guān)?？枷蛞?/p>

衛(wèi)星運(yùn)動參量與軌道半徑的關(guān)系典題1(2024七省適應(yīng)性測試黑龍江、吉林物理)2023年8月,我國首次在空間站中實(shí)現(xiàn)了微小衛(wèi)星的低成本入軌。在近地圓軌道飛行的中國空間站中,航天員操作機(jī)械臂釋放微小衛(wèi)星。若微小衛(wèi)星進(jìn)入比空間站低的圓軌道運(yùn)行,則入軌后微小衛(wèi)星的(

)A.角速度比空間站的大B.加速度比空間站的小C.速率比空間站的小D.周期比空間站的大D典題2(2023浙江6月選考)木星的衛(wèi)星中,木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動的周期之比為1∶2∶4。木衛(wèi)三周期為T,公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的n倍。月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為T0,則(

)D考向二

同步衛(wèi)星典題3

隨著北斗系統(tǒng)全面建成開通,北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展被列入國家“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目,北斗系統(tǒng)開啟了全球化、產(chǎn)業(yè)化新征程。北斗系統(tǒng)空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星組成。如圖所示,地球靜止軌道衛(wèi)星A與傾斜地球同步軌道衛(wèi)星B距地面高度均約為36000km,中圓軌道衛(wèi)星C距地面高度約為21500km。下列說法正確的是(

)A.A與B運(yùn)行的周期一定不同B.A與B受到的向心力大小一定相同C.B比C運(yùn)行的角速度小D.B比C運(yùn)行的線速度大C考點(diǎn)二宇宙速度強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分第一宇宙速度

最大的環(huán)繞速度v1=

km/s,是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度,也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度

第二宇宙速度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地球太陽√×√提示

第二宇宙速度大于光速。

研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破典題4(2023遼寧盤錦模擬)三個(gè)宇宙速度的示意圖如圖所示,則(

)A.嫦娥一號衛(wèi)星的無動力發(fā)射速度需要大于16.7km/sB.太陽系外飛行器的無動力發(fā)射速度只需要大于11.2km/sC.天宮空間站的飛行速度大于7.9km/sD.三個(gè)宇宙速度對哈雷彗星(繞太陽運(yùn)動)不適用D解析

嫦娥一號繞月球運(yùn)行,但仍沒有脫離太陽系,無動力發(fā)射速度需要小于16.7

km/s,A錯誤;太陽系外飛行器的無動力發(fā)射速度需要大于16.7

km/s,B錯誤;天宮空間站繞地球做近似圓周運(yùn)動,運(yùn)動速度小于7.9

km/s,C錯誤;三個(gè)宇宙速度對應(yīng)的中心天體均是地球,不適用于哈雷彗星,D正確。典題5(2023廣東廣州聯(lián)考)我國天問一號著陸器順利降落在火星烏托邦平原,實(shí)現(xiàn)了我國首次火星環(huán)繞、著陸、巡視探測三大目標(biāo)。已知火星與太陽的距離是地球與太陽距離的1.5倍,火星半徑是地球半徑的,火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的,火星與地球均視為質(zhì)量均勻的球體,它們的公轉(zhuǎn)軌道近似為圓軌道,下列說法正確的是(

)A.天問一號的發(fā)射速度小于地球的第二宇宙速度B.天問一號著陸器在火星上受到的重力約為在地球上受到重力的C.火星的第一宇宙速度約為地球第一宇宙速度的D.火星公轉(zhuǎn)的加速度約為地球公轉(zhuǎn)加速度的B考點(diǎn)三同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上的物體比較1.近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星與地球赤道上物體的比較如圖所示,a為近地衛(wèi)星,半徑為r1;b為地球同步衛(wèi)星,半徑為r2;c為赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體,半徑為r3。比較項(xiàng)近地衛(wèi)星(r1、ω1、v1、a1)同步衛(wèi)星(r2、ω2、v2、a2)赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體(r3、ω3、v3、a3)向心力萬有引力萬有引力萬有引力的一個(gè)分力軌道半徑r2>r3=r12.各運(yùn)行參量比較的兩條思路(1)繞地球運(yùn)行的不同高度的衛(wèi)星各運(yùn)行參量大小的比較,可應(yīng)用

,選取適當(dāng)?shù)年P(guān)系式進(jìn)行比較。(2)赤道上的物體的運(yùn)行參量與其他衛(wèi)星運(yùn)行參量大小的比較,可先將赤道上的物體與同步衛(wèi)星的運(yùn)行參量進(jìn)行比較,再結(jié)合(1)中結(jié)果得出最終結(jié)論。典題6(2023全國新課標(biāo)卷)2023年5月,世界現(xiàn)役運(yùn)輸能力最大的貨運(yùn)飛船天舟六號,攜帶約5800kg的物資進(jìn)入距離地面約400km(小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離)的軌道,順利對接中國空間站后近似做勻速圓周運(yùn)動。對接后,這批物資(

)A.質(zhì)量比靜止在地面上時(shí)小B.所受合力比靜止在地面上時(shí)小C.所受地球引力比靜止在地面上時(shí)大D.做圓周運(yùn)動的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大D典題7(多選)(2024河南開封模擬)海南文昌衛(wèi)星發(fā)射場靠近赤道,主要承擔(dān)地球同步軌道衛(wèi)星、大質(zhì)量極軌衛(wèi)星、大噸位空間站和深空探測航天器等航天發(fā)射任務(wù)。靜止在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射場發(fā)射塔上待發(fā)射的衛(wèi)星b,其隨地球自轉(zhuǎn)的速率為v1,向心加速度為a1。在赤道平面上正常運(yùn)行的近地資源衛(wèi)星c、同步通信衛(wèi)星d,做圓周運(yùn)動的速率分別為v2、v3,向心加速度分別為a2、a3,則(

)A.v2>v3>v1

B.v1>v2>v3C.a3>a2>a1

D.a2>a3>a1AD解析

比較衛(wèi)星c和同步衛(wèi)星d的速度,可根據(jù)衛(wèi)星速度公式

,同步衛(wèi)星的軌道半徑大于近地衛(wèi)星的軌道半徑,因此v2>v3,地面衛(wèi)星b和同步衛(wèi)星具有相同的角速度,可根據(jù)v=ωr進(jìn)行比較,由于同步衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑,因此v3>v1,故A