2025新課改-高中物理-必修第2冊(cè)（16講）10 C宇宙速度與人造地球衛(wèi)星 提升版

2025新課改-高中物理-必修第2冊(cè)（16講）10C宇宙速度與人造地球衛(wèi)星提升版宇宙速度與人造地球衛(wèi)星知識(shí)點(diǎn)：宇宙航行一、宇宙速度1.牛頓的設(shè)想如圖所示，把物體從高山上水平拋出，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星.圖2.第一宇宙速度的推導(dǎo)(1)已知地球質(zhì)量m地和半徑R，物體繞地球的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供物體運(yùn)動(dòng)所需的向心力，即eq\f(Gmm地,R2)＝meq\f(v2,R)，可得v＝eq\r(\f(Gm地,R)).(2)已知地面附近的重力加速度g和地球半徑R，由mg＝meq\f(v2,R)得：v＝eq\r(gR).(3)三個(gè)宇宙速度及含義數(shù)值意義第一宇宙速度7.9km/s物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度第二宇宙速度11.2km/s在地面附近發(fā)射飛行器使物體克服地球引力，永遠(yuǎn)離開地球的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度16.7km/s在地面附近發(fā)射飛行器使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛，飛到太陽(yáng)系外的最小地面發(fā)射速度二、人造地球衛(wèi)星1.1957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(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號(hào)”發(fā)射成功.為我國(guó)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(guó)航天之父”.2.地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)地球同步衛(wèi)星位于赤道上方高度約36000km處，因相對(duì)地面靜止，也稱靜止衛(wèi)星.地球同步衛(wèi)星與地球以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同.三、載人航天與太空探索1.1961年蘇聯(lián)宇航員加加林進(jìn)入東方一號(hào)載人飛船，鑄就了人類首次進(jìn)入太空的豐碑.2.1969年，美國(guó)阿波羅11號(hào)飛船發(fā)射升空，拉開人類登月這一偉大歷史事件的帷幕.3.2003年10月15日9時(shí)，我國(guó)神舟五號(hào)宇宙飛船把中國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空，截止到2017年底，我國(guó)已經(jīng)將11名航天員送入太空，包括兩名女航天員.4.2013年6月，神舟十號(hào)分別完成與天宮一號(hào)空間站的手動(dòng)和自動(dòng)交會(huì)對(duì)接；2016年10月19日，神舟十一號(hào)完成與天宮二號(hào)空間站的自動(dòng)交會(huì)對(duì)接.2017年4月20日，我國(guó)發(fā)射了貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)，入軌后與天宮二號(hào)空間站進(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).技巧點(diǎn)撥一、三個(gè)宇宙速度1.第一宇宙速度(1)兩個(gè)表達(dá)式思路一：萬(wàn)有引力提供向心力，由Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)得v＝eq\r(\f(GM,R))思路二：重力提供向心力，由mg＝meq\f(v2,R)得v＝eq\r(gR)(2)含義①近地衛(wèi)星的圓軌道運(yùn)行速度，大小為7.9km/s，也是衛(wèi)星圓軌道的最大運(yùn)行速度.②人造衛(wèi)星的最小發(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，需要更多能量.2.第二宇宙速度在地面附近發(fā)射飛行器，使之能夠克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開地球所需的最小發(fā)射速度，其大小為11.2km/s.當(dāng)發(fā)射速度7.9km/s<v0<11.2km/s時(shí)，物體繞地球運(yùn)行的軌跡是橢圓，且在軌道不同點(diǎn)速度大小一般不同.3.第三宇宙速度在地面附近發(fā)射飛行器，使之能夠掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系外的最小發(fā)射速度，其大小為16.7km/s.二、人造地球衛(wèi)星1.人造地球衛(wèi)星(1)衛(wèi)星的軌道平面可以在赤道平面內(nèi)(如同步軌道)，可以通過兩極上空(極地軌道)，也可以和赤道平面成任意角度，如圖所示.圖(2)因?yàn)榈厍驅(qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供了衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以地心必定是衛(wèi)星圓軌道的圓心.2.近地衛(wèi)星(1)v1＝7.9km/s；T＝eq\f(2πR,v1)≈85min.(2)7.9km/s和85min分別是人造地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大線速度和最小周期.3.同步衛(wèi)星(1)“同步”的含義就是和地面保持相對(duì)靜止，所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期.(2)特點(diǎn)①定周期：所有同步衛(wèi)星周期均為T＝24h.②定軌道：同步衛(wèi)星軌道必須在地球赤道的正上方，運(yùn)轉(zhuǎn)方向必須跟地球自轉(zhuǎn)方向一致，即由西向東.③定高度：由Geq\f(mM,R＋h2)＝meq\f(4π2,T2)(R＋h)可得，同步衛(wèi)星離地面高度為h＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))－R≈3.58×104km≈6R.④定速度：由于同步衛(wèi)星高度確定，則其軌道半徑確定，因此線速度、角速度大小均不變.⑤定加速度：由于同步衛(wèi)星高度確定，則其軌道半徑確定，因此向心加速度大小也不變.三、同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上物體的比較同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上物體的比較1.同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星都是萬(wàn)有引力提供向心力，即都滿足eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r＝man.由上式比較各運(yùn)動(dòng)量的大小關(guān)系，即r越大，v、ω、an越小，T越大.2.同步衛(wèi)星和赤道上物體都做周期和角速度相同的圓周運(yùn)動(dòng).因此要通過v＝ωr，an＝ω2r比較兩者的線速度和向心加速度的大小.例題精練1．（2021春?揚(yáng)州期末）火星的兩顆衛(wèi)星分別為“火衛(wèi)一”和“火衛(wèi)二”，它們的軌道近似為圓，已知“火衛(wèi)一”的軌道半徑小于“火衛(wèi)二”，它們的周期分別為T1和T2，線速度大小分別為v1和v2，則下列關(guān)系正確的是（）A．T1＝T2 B．T1＞T2 C．v1＝v2 D．v1＞v22．（2021春?揚(yáng)州期末）如圖所示，某衛(wèi)星繞行星沿橢圓軌道運(yùn)行，圖中S1、S2兩部分陰影面積大小相等．則下列關(guān)于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的說法正確的是（）A．衛(wèi)星在b點(diǎn)的速率等于在d的速率 B．衛(wèi)星在b點(diǎn)的速率小于在d的速率 C．衛(wèi)星從a到b的運(yùn)行時(shí)間大于從c到d的運(yùn)行時(shí)間 D．衛(wèi)星從a到b的運(yùn)行時(shí)間等于從c到d的運(yùn)行時(shí)間隨堂練習(xí)1．（2021春?連云港期末）2020年1月16日，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射一顆由“快舟一號(hào)甲”火箭運(yùn)載的5G低軌寬帶衛(wèi)星，也是全球首顆5G衛(wèi)星，可以有效解決沙漠、海洋等地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和接入難的問題。假設(shè)該衛(wèi)星的軌道為圓形，比地球同步衛(wèi)星軌道低，該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星相比，下列說法正確的是（）A．線速度較小 B．角速度較小 C．周期較大 D．向心加速度較大2．（2021春?大姚縣校級(jí)月考）我國(guó)首顆由東中校友潘建偉主導(dǎo)的量子衛(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(guó)將在世界上首次實(shí)現(xiàn)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．如圖所示，量子衛(wèi)星最后定軌在離地面5×102km的預(yù)定圓周軌道，已知地球半徑約為6.4×103km，同步衛(wèi)星距地面約3.6×104km，下列說法正確的是（）A．量子衛(wèi)星的發(fā)射速度可能為7.8m/s B．量子衛(wèi)星的環(huán)繞速度小于同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度 C．量子衛(wèi)星的向心加速度小于同步衛(wèi)星的向心加速度 D．量子衛(wèi)星繞地球的周期小于同步衛(wèi)星繞地球的周期3．（2021春?巨鹿縣校級(jí)月考）2020年6月23日9時(shí)43分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭把北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星成功定點(diǎn)于地球同步軌道，宣布了北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)成功.已知引力常量為G，地球的質(zhì)量和半徑分別為M和R，地球同步軌道離地高度為h，同步衛(wèi)星的周期為T（近似認(rèn)為24h），下列說法正確的（）A．所有繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)周期是24h的衛(wèi)星一定是同步衛(wèi)星 B．所有地球同步衛(wèi)星受到的向心力大小相等 C．地球同步衛(wèi)星所在軌道處的重力加速度g＝ D．同步衛(wèi)星的周期T＝4．（2021?東城區(qū)校級(jí)三模）2020年5月15日中國(guó)的火星探測(cè)器天問1號(hào)成功在火星表明著陸，如圖為天問1號(hào)的降落器“祝融”運(yùn)行的降低軌道示意圖，由橢圓軌道1、橢圓軌道2、圓軌道3、最終經(jīng)過軌道4落在火星表面附近，最后啟動(dòng)主發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行反沖，穩(wěn)穩(wěn)的落在火星表面，P點(diǎn)是它們的內(nèi)切點(diǎn)。關(guān)于探測(cè)器的上述運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法中正確的是（）A．飛船在軌道1和軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能相等 B．飛船在軌道2上由Q點(diǎn)向P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中速度增大，機(jī)械能減小 C．飛船在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過P點(diǎn)的速度大于在軌道2上運(yùn)行經(jīng)過P點(diǎn)的速度 D．軌道4可以看做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡綜合練習(xí)一．選擇題（共15小題）1．（2021?葫蘆島二模）我國(guó)研制的全球首顆搭載主動(dòng)激光雷達(dá)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，將于2021年7月出廠待發(fā)射。與地球同步軌道衛(wèi)星（圖中衛(wèi)星1）不同，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星（圖中衛(wèi)星2）是軌道平面與赤道平面夾角接近90°的衛(wèi)星，一天內(nèi)環(huán)繞地球飛14圈，運(yùn)行軌道均視為圓。下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星1的周期小于衛(wèi)星2的周期 B．衛(wèi)星1與衛(wèi)星2距離地面高度相同 C．衛(wèi)星1的速度小于衛(wèi)星2的速度 D．衛(wèi)星1的向心加速度大于衛(wèi)星2的向心加速度2．（2021?浙江模擬）2021年2月24日6時(shí)29分，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器成功實(shí)施第三次近火制動(dòng)，進(jìn)入近火點(diǎn)280km、遠(yuǎn)火點(diǎn)5.9×104km、周期為2個(gè)火星日的火星停泊軌道。已知一個(gè)火星日時(shí)長(zhǎng)約為24小時(shí)39分鐘，假設(shè)火星可視為質(zhì)量分布均勻的球體，在引力常量G未知的情況下，由以上信息可知（）A．若知道火星的半徑，則可求得火星的密度 B．若知道火星的質(zhì)量，則可求得火星的密度 C．若知道火星的半徑，則可求火星的同步衛(wèi)星的高度 D．若知道火星的質(zhì)量，則可求得火星表面的重力加速度3．（2021?淮安模擬）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，關(guān)于其中的靜止軌道衛(wèi)星，下列判斷正確的是（）A．其發(fā)射速度需大于11.2km/s，繞行速度小于7.9km/s B．其反射的電磁波信號(hào)可以直接傳播到北極點(diǎn)和南極點(diǎn) C．若不加以干預(yù)，在空間阻力的作用下，其動(dòng)能可能增大 D．若要回收該衛(wèi)星，需使其點(diǎn)火加速4．（2021?肥東縣校級(jí)模擬）2021年4月29日，“天和核心艙”成功進(jìn)入預(yù)定軌道，標(biāo)志著中國(guó)空間站在軌組裝建造全面展開。未來空間站軌道高度約400km，運(yùn)行軌道近似圓周，已知地球表面的重力加速度g＝10m/s2，地球半徑約為R＝6.4×103km.假設(shè)空間站在赤道上空，則在空間站繞地球運(yùn)行一周的過程中，宇航員看不到太陽(yáng)的時(shí)間約為（）A．24h B．12h C．45min D．5min5．（2021?和平區(qū)校級(jí)二模）2018年4月，中國(guó)首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”墜入大氣層焚毀?！疤鞂m一號(hào)”是中國(guó)首個(gè)“目標(biāo)飛行器”，其主要目的在于和神舟飛船（稱“追蹤飛行器”）配合完成交會(huì)對(duì)接飛行測(cè)試，為建設(shè)空間站積累經(jīng)驗(yàn)。其在軌工作1630天，失聯(lián)759天，在地球引力下軌道高度不斷衰減，最終于4月2日早晨8點(diǎn)15分墜入大氣層焚毀。據(jù)報(bào)道，該次墜落沒有造成任何危險(xiǎn)?！疤鞂m一號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室于2011年9月在酒泉發(fā)射升空，設(shè)計(jì)壽命兩年軌道平均高度約為350km。作為中國(guó)空間站的前身，在役期間，“天宮一號(hào)”先后與神舟八號(hào)、九號(hào)、十號(hào)飛船配合完成六次交會(huì)對(duì)接任務(wù)，共計(jì)接待6名航天員，完成多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。設(shè)“天宮一號(hào)”飛行器的軌道半徑為r，地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)周期為T，對(duì)于“天宮一號(hào)”在服役運(yùn)行過程中，下列說法正確的是（）A．根據(jù)題中數(shù)據(jù)，可求出地球的質(zhì)量，地球質(zhì)量也可表達(dá)為 B．進(jìn)行對(duì)接時(shí)，“神舟八號(hào)”飛船需要從自身所處的低軌道減速才能與處于高軌道的“天宮一號(hào)”完成對(duì)接 C．“天宮一號(hào)”飛行器運(yùn)動(dòng)的周期是 D．“天宮一號(hào)”的航天員在一天內(nèi)可以看到日出的次數(shù)是6．（2021?江蘇模擬）2020年12月6日，嫦娥五號(hào)上升器成功與軌道器和返回器組合體交會(huì)對(duì)接，并將樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中．這是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會(huì)對(duì)接．如圖，上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開始，通過遠(yuǎn)程導(dǎo)引和近程自主控制，軌道器和返回器組合體逐步靠近上升器，以抱抓的方式捕獲上升器，5時(shí)42分，完成交會(huì)對(duì)接，并將樣本轉(zhuǎn)移至軌道器中后，上升器圓滿完成使命與軌道器分離．為避免成為太空垃圾，影響國(guó)際社會(huì)后續(xù)月球探測(cè)任務(wù)，上升器受控離軌落月．已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，軌道器軌道半徑為r，月球質(zhì)量大約是地球的，月球半徑大約是地球的．下列有關(guān)說法中正確的是（）A．月球的第一宇宙速度約為1.68km/s B．軌道器與地心的連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積為 C．搭載月壤的上升器離開月球時(shí)一直是完全失重狀態(tài) D．返回艙取月壤后，重新在月球上起飛的過程中，機(jī)械能守恒7．（2021?海淀區(qū)校級(jí)三模）“天和一號(hào)”是中國(guó)載人航天工程中第一個(gè)空間站核心艙，已于2021年4月29日在海南文昌由長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭發(fā)射升空，這是中國(guó)空間站建造的重要起點(diǎn)。入軌后，“天和一號(hào)”的航天員將在天內(nèi)多次看到日出日落的神奇現(xiàn)象。則下列關(guān)于“天和一號(hào)”在軌飛行時(shí)的描述正確的是（）A．離地面的高度大于地球同步衛(wèi)星的高度 B．運(yùn)行的向心加速度小于軌道所在處的引力加速度 C．運(yùn)行速度小于第一宇宙速度 D．航天員可以利用天平測(cè)量物體的質(zhì)量8．（2021?浙江模擬）2020年人類面臨前所未有的巨大挑戰(zhàn)，在超難模式下，中國(guó)航天不斷創(chuàng)造奇跡。其中嫦娥五號(hào)完美完成中國(guó)航天史上最復(fù)雜任務(wù)后于2020年12月17日成功返回，最終收獲1731克樣本。圖中橢圓軌道Ⅰ、100公里環(huán)月軌道Ⅱ及月地轉(zhuǎn)移軌道Ⅲ分別為嫦娥五號(hào)從月球返回地面過程中所經(jīng)過的三個(gè)軌道示意圖，下列關(guān)于嫦娥五號(hào)從月球返回過程中有關(guān)說法正確的是（）A．在軌道Ⅱ上運(yùn)行時(shí)的周期小于軌道上運(yùn)行時(shí)的周期 B．在軌道Ⅰ運(yùn)行時(shí)的加速度大小始終大于軌道Ⅱ上時(shí)的加速度大小 C．在N點(diǎn)時(shí)嫦娥五號(hào)經(jīng)過點(diǎn)火加速才能從Ⅱ軌道進(jìn)入Ⅲ軌道返回 D．在地月轉(zhuǎn)移軌道上飛行的過程中可能存在不受萬(wàn)有引力的瞬間9．（2021?姜堰區(qū)模擬）2021年5月15日，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)“天問一號(hào)”探測(cè)器在火星表面預(yù)選著落區(qū)著落，邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步。后續(xù)，祝融號(hào)火星車將開展巡視探測(cè)。已知火星直徑約為地球直徑的50%，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的10%，近地衛(wèi)星的周期約1.5小時(shí)，下列說法正確的是（）A．“天問一號(hào)”在火星表面圓軌道上的環(huán)繞周期大于1小時(shí) B．“天問一號(hào)”的發(fā)射速度大于7.9km/s小于11.2km/s C．“天問一號(hào)”在火星表面圓軌道上的繞行速度大于7.9km/s D．火星表面的重力加速度大于9.8m/s210．（2021?臨川區(qū)校級(jí)三模）2020年7月23日，中國(guó)“天問一號(hào)”探測(cè)器發(fā)射升空，開啟了火星探測(cè)之旅。已知火星的直徑約為地球的一半，質(zhì)量約為地球的，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期與地球很接近，但公轉(zhuǎn)周期是地球的兩倍。由以上信息判斷下列說法正確的是（）A．火星的表面重力加速度約為地球的0.8倍 B．火星的第一宇宙速度約為3.7km/s C．火星公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸約為地球的2倍 D．火星的同步衛(wèi)星軌道半徑約為地球的11．（2021?重慶模擬）2020年7月23日，我國(guó)自主研制的第一顆火星探測(cè)器“天問一號(hào)”在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，之所以選擇這天，是因?yàn)榈厍蚺c火星必須處于特定位置（如圖所示）才能發(fā)射。此時(shí)間被稱為“發(fā)射窗口期”。設(shè)定火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道在同一平面內(nèi)，且均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑的為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑的1.52倍，則相鄰兩次“發(fā)射窗口期”的時(shí)間間隔約為（）（）A．360天 B．540天 C．680天 D．780天12．（2021?順德區(qū)模擬）從申請(qǐng)加入國(guó)際空間站被拒，到成為全球第三個(gè)獨(dú)立自主擁有全套載人航天技術(shù)的國(guó)家，中國(guó)航天人克難攻堅(jiān)，成果斐然。2021年4月29日，長(zhǎng)征運(yùn)載火箭在海南文昌成功將空間站“天和”核心艙送入高度約400km的預(yù)定軌道，中國(guó)空間站在軌組裝建造全面展開。今年還將發(fā)射“問天”和“夢(mèng)天”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，完成與核心艙對(duì)接，并再發(fā)射“天舟”貨運(yùn)飛船、“神舟”載人飛船各兩艘，為空間站送去乘組和物資，最終完成中國(guó)第一座空間站“天宮”的建造。下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星發(fā)射選在文昌會(huì)比在西昌更省燃料 B．空間站繞地飛行周期大于24小時(shí) C．空間站繞地飛行速度大于第一宇宙速度 D．要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)艙與核心艙的對(duì)接，需要把實(shí)驗(yàn)艙送入核心艙軌道后再加速追上核心艙13．（2021?湖北模擬）2021年2月24日6時(shí)29分，天問一號(hào)火星探測(cè)器成功實(shí)施第三次近火制動(dòng)，進(jìn)入近火點(diǎn)到火星表面的距離為280km、遠(yuǎn)火點(diǎn)到火星表面的距離為5.9×104km、周期為2個(gè)火星日的火星停泊軌道，探測(cè)器將在停泊軌道上運(yùn)行約3個(gè)月。已知火星的半徑為R＝3.4×106m，火星表面的重力加速度為0.38g（g為地球表面的重力加速度，取10m/s2），≈1.6，下列說法正確的是（）A．探測(cè)器在停泊軌道上相對(duì)火星靜止不動(dòng) B．探測(cè)器在從近火點(diǎn)向遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中速度越來越小，機(jī)械能也減小 C．探測(cè)器在遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速率大于3.6km/s D．若能發(fā)射火星的同步衛(wèi)星，則同步衛(wèi)星的軌道半徑約為2×104km14．（2021?高州市二模）2020年7月23日12時(shí)41分，火星探測(cè)器“天問一號(hào)”成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)開啟了探索火星之旅?！疤靻栆惶?hào)”首先進(jìn)入圓軌道環(huán)繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，然后調(diào)整姿態(tài)懸停在火星上空，再向下加速、減速，“天問一號(hào)”著陸火星表面并執(zhí)行任務(wù)。已知地球與火星的質(zhì)量比為a，地球與火星的半徑比為b。則下列說法正確的是（）A．地球與火星表面的重力加速度的比值為 B．地球與火星的近地衛(wèi)星周期的比值為 C．地球與火星的第一宇宙速度的比值為 D．“天問一號(hào)”在環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)、懸停、向下加速以及減速的過程中，處于失重狀態(tài)15．（2021?遼寧模擬）如圖為一退役衛(wèi)星繞地球M運(yùn)動(dòng)的示意圖，衛(wèi)星先繞虛線圓軌道運(yùn)行，在B點(diǎn)處變軌進(jìn)入橢圓軌道，A、B分別為橢圓軌道的近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)，A點(diǎn)與地球球心的距離為a，B點(diǎn)與地球球心的距離為b，半短軸的長(zhǎng)度為c。當(dāng)退役衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，再次變軌進(jìn)入大氣層以實(shí)現(xiàn)回收太空垃圾的目的，則下列說法中正確的是（引力常量為G，地球質(zhì)量為M）（）A．退役衛(wèi)星沿橢圓軌道從B點(diǎn)經(jīng)C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，速率先減小后增大 B．退役衛(wèi)星在C點(diǎn)的加速度大小a＝ C．若要將退役衛(wèi)星帶回地球大氣層，微型電力推進(jìn)器需提供動(dòng)力使其加速運(yùn)動(dòng) D．退役衛(wèi)星在A點(diǎn)變軌剛要進(jìn)入大氣層的速度比虛線圓軌道的速度小二．多選題（共15小題）16．（2021?十一模擬）火星探測(cè)項(xiàng)目是我國(guó)繼載人航天工程、探月工程之后又一個(gè)重大空間探索項(xiàng)目，也是我國(guó)首次開展的地外行星空間環(huán)境探測(cè)活動(dòng)。據(jù)報(bào)道，我國(guó)將于2020年發(fā)射火星探測(cè)器。假設(shè)圖示三個(gè)軌道是探測(cè)器繞火星飛行的軌道，其中軌道1、軌道3是圓形軌道，軌道是橢圓軌道，三個(gè)軌道在同一平面內(nèi)，軌道2與軌道1相切于P點(diǎn)，與軌道3相切于Q點(diǎn)，探測(cè)器在軌道2上運(yùn)行時(shí)，在P點(diǎn)的速率為v1、在Q點(diǎn)的速率為v2。T1、T2分別表示探測(cè)器在軌道1、軌道3上運(yùn)行的周期，R1、R2分別表示軌道1、軌道3的半徑。引力常量為G，不計(jì)探測(cè)器在變軌過程中的質(zhì)量變化，則下列說法正確的是（）A．探測(cè)器在軌道2上運(yùn)行的周期T＝ B．探測(cè)器在軌道1上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的向心加速度a＝ C．火星的質(zhì)量小于v1 D．探測(cè)器在軌道3上運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能小于在P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能17．（2021?咸陽(yáng)一模）我國(guó)已掌握“半彈道跳躍式高速再入返回技術(shù)”，為實(shí)現(xiàn)“嫦娥”飛船月地返回任務(wù)奠定基礎(chǔ)。如圖所示，假設(shè)與地球同球心的虛線球面為地球大氣層邊界，虛線球面外側(cè)沒有空氣，返回艙從a點(diǎn)無(wú)動(dòng)力滑入大氣層，然后經(jīng)b點(diǎn)從c點(diǎn)“跳”出，再經(jīng)d點(diǎn)從e點(diǎn)“躍入”實(shí)現(xiàn)多次減速，可避免損壞返回艙。d點(diǎn)為軌跡最高點(diǎn)，離地面高h(yuǎn)，已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G。則返回艙（）A．在d點(diǎn)加速度等于 B．在d點(diǎn)速度等于 C．虛線球面上的a、c兩點(diǎn)離地面高度相等，所以va＝vc D．虛線球面上的c、e兩點(diǎn)離地面高度相等，所以vc＝ve18．（2021?永州模擬）如圖所示，赤道上空的衛(wèi)星A距地面高度為R，質(zhì)量為m的物體B靜止在地球表面的赤道上，衛(wèi)星A繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。已知地球半徑也為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球的質(zhì)量為M，引力常量為G，若某時(shí)刻衛(wèi)星A恰在物體B的正上方，下列說法正確的是（）A．物體B受到地球的引力為mR B．衛(wèi)星A的線速度為 C．衛(wèi)星A再次到達(dá)物體B上方的時(shí)間為 D．衛(wèi)星A與物體B的向心加速度之比為19．（2021春?懷仁市期中）假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，已知地球表面的重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g，地球半徑為R，引力常數(shù)為G，則（）A．地球同步衛(wèi)星距地表的高度為（﹣1）R B．地球的質(zhì)量為 C．地球的第一宇宙速度為 D．地球密度為20．（2020秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)月考）以兩天體A、B中心連線為底的等邊三角形的第三個(gè)頂點(diǎn)被稱為“三角拉格朗日點(diǎn)”。如果在該點(diǎn)有一顆質(zhì)量遠(yuǎn)小于A、B的衛(wèi)星C，則三者可以組成一個(gè)穩(wěn)定的三星系統(tǒng)，如圖所示。由于C對(duì)A、B的影響很小，故A、B又可視作雙星系統(tǒng)繞連線上某定點(diǎn)P（未畫出）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知天體A、B、C的質(zhì)量分布均勻，且分別為m1、m2、m3，已知m1＝2m2，兩天體A、B中心間距為L(zhǎng)，萬(wàn)有引力常量為G，則下列說法正確的是（）A．天體A做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為 B．天體A、B所需要的向心力大小之比為2：1 C．衛(wèi)星C所受合力恰好指向P點(diǎn) D．衛(wèi)星C的周期為2π21．（2020秋?未央?yún)^(qū)校級(jí)月考）如圖所示，在某行星表面上有一傾斜的勻質(zhì)圓盤，盤面與水平面的夾角為30°，圓盤繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離L處有一小物體與圓盤保持相對(duì)靜止。已知能使小物體與圓盤保持相對(duì)靜止的最大角速度為ω，物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），該星球的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是（）A．這個(gè)行星的質(zhì)量M＝ B．這個(gè)行星的第一宇宙速度v1＝2ω C．這個(gè)行星的同步衛(wèi)星的周期是 D．離行星表面距離為2R的地方的重力加速度為ω2L22．（2020秋?贛州期中）2020年5月12日9時(shí)16分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用快舟一號(hào)甲運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式，成功將行云二號(hào)01/02星發(fā)射升空，衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射取得圓滿成功，此次發(fā)射的“行云二號(hào)”01星被命名為“行云?武漢號(hào)”，箭體涂刷“英雄武漢偉大中國(guó)”八個(gè)大字，畫上了“致敬醫(yī)護(hù)工作者群像”，致敬英雄的城市、英雄的人民和廣大醫(yī)護(hù)工作者。如圖所示，設(shè)地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g0，“行云?武漢號(hào)”在半徑為R的近地圓形軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，到達(dá)軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí)，再次點(diǎn)火進(jìn)入軌道半徑為4R的圓形軌道Ⅲ繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)“行云?武漢號(hào)”質(zhì)量保持不變。則（）A．“行云?武漢號(hào)”在軌道Ⅰ、Ⅲ上運(yùn)行的周期之比為1：8 B．“行云?武漢號(hào)”在軌道Ⅲ的運(yùn)行速率大于 C．飛船在軌道Ⅰ上經(jīng)過A處點(diǎn)火前的加速度大小等于地球赤道上靜止物體的加速度大小 D．“行云?武漢號(hào)”在軌道Ⅰ上的機(jī)械能小于在軌道Ⅲ上的機(jī)械能23．（2020秋?上月考）假設(shè)地球的半徑為R且質(zhì)量分布均勻。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為σg0（σ＜1），引力常量為G，則下列說法正確的是（）A．質(zhì)量為m的人站在赤道上，對(duì)地球的壓力大小為σmg0 B．質(zhì)量為m的人站在赤道上，對(duì)地球的壓力大小為2σmg0 C．地球的自轉(zhuǎn)周期為 D．地球的自轉(zhuǎn)周期為24．（2020春?汕尾期末）2018年12月8日，我國(guó)探月工程“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器在四川西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、環(huán)月飛行，近月制動(dòng)，約27天的奔月旅程后，最終實(shí)現(xiàn)人類首次在月球背面軟著陸，開展月球背面就位探測(cè)及巡視探測(cè)。下列說法正確的是（）A．從地面發(fā)射升空的過程中，“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器處于完全失重的狀態(tài) B．環(huán)月飛行的過程中，“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器處于完全失重的狀態(tài) C．從環(huán)月飛行到在月球背面著陸的過程中，月球?qū)Α版隙鹚奶?hào)”探測(cè)器的引力不斷增大 D．在地月轉(zhuǎn)移軌道上，地球?qū)Α版隙鹚奶?hào)”探測(cè)器的引力不斷減小且對(duì)“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器不做功25．（2020春?懷化期末）“軌道康復(fù)者”航天器可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補(bǔ)充能源，延長(zhǎng)衛(wèi)星使用壽命。如圖所示，“軌道康復(fù)者”航天器在圓軌道1上運(yùn)動(dòng)，一顆能源即將耗盡的地球同步衛(wèi)星在圓軌道3上運(yùn)動(dòng)，橢圓軌道2與圓軌道1、3分別相切于Q點(diǎn)和P點(diǎn)，則下列說法正確的是（）A．軌道3的高度是一定的，其軌道平面可以與赤道平面成任意夾角 B．“軌道康復(fù)者”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度與在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度相等 C．“軌道康復(fù)者”要運(yùn)動(dòng)到軌道3上去給同步衛(wèi)星補(bǔ)充能量，需要在Q、P兩點(diǎn)分別點(diǎn)火加速才可能實(shí)現(xiàn) D．“軌道康復(fù)者”在軌道3上的運(yùn)行的速率比軌道1上大26．（2020?揚(yáng)州模擬）2020年5月31日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”的方式，成功將高分九號(hào)02星和德四號(hào)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。假設(shè)兩顆衛(wèi)星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，高分九號(hào)02星的軌道半徑R1小于德四號(hào)衛(wèi)星的軌道半徑R2，已知地球表面的重力加速度為g，則高分九號(hào)02星（）A．線速度大小為 B．線速度大于德四號(hào)衛(wèi)星的線速度 C．周期小于德四號(hào)衛(wèi)星的周期 D．向心加速度大于地球表面重力加速度27．（2020春?日照期末）2020年6月23日上午，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“收官之星”成功發(fā)射，標(biāo)志著北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球星座組網(wǎng)部署最后一步完成，中國(guó)北斗將點(diǎn)亮世界衛(wèi)星導(dǎo)航的天空。“收官之星”最后靜止在地面上空（與地面保持相對(duì)靜止），該衛(wèi)星距地面的高度為h。已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G，由此可知（）A．“收官之星”運(yùn)動(dòng)的周期為2π B．“收官之星”運(yùn)動(dòng)的軌道一定與赤道共面 C．“收官之星”運(yùn)動(dòng)的加速度為 D．地球的平均密度為28．（2020春?蓮湖區(qū)期末）我國(guó)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)定位精度高，測(cè)速誤差小，信號(hào)強(qiáng)度好。為繼續(xù)補(bǔ)充北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的功能，將繼續(xù)發(fā)射A、B兩顆衛(wèi)星，兩顆衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知兩顆衛(wèi)星距地球表面的高度分別為hA、hB，且hA大于hB，衛(wèi)星A、B運(yùn)行的周期分別為TA、TB，地球半徑為R，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星A的線速度大于衛(wèi)星B的線速度 B．衛(wèi)星A的周期大于衛(wèi)星B的周期 C．根據(jù)以上數(shù)據(jù)可求得地球表面的重力加速度大小 D．若某時(shí)刻兩衛(wèi)星相遇（即距離最近），則到兩衛(wèi)星下一次相遇時(shí)要經(jīng)過的時(shí)間為29．（2020春?煙臺(tái)期末）如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，B和C是位于赤道平面內(nèi)同一圓形軌道上的另外兩顆衛(wèi)星。已知衛(wèi)星B和衛(wèi)星C繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（地心O、B、A在同一直線上），地球自轉(zhuǎn)周期為T0，衛(wèi)星B運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T，則（）A．衛(wèi)星B運(yùn)轉(zhuǎn)周期T小于地球自轉(zhuǎn)周期T0 B．衛(wèi)星B和衛(wèi)星C所受的向心力大小相等 C．要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星B和衛(wèi)星C對(duì)接，只要衛(wèi)星B加速即可 D．經(jīng)過時(shí)間t＝，A、B兩衛(wèi)星再次相距最近30．（2020春?重慶期末）如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度 B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 C．c加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c D．假設(shè)a衛(wèi)星由于稀薄空氣的阻力，軌道半徑緩慢減小，則其動(dòng)能增大三．填空題（共10小題）31．（2020春?重慶期末）兩行星A和B是兩個(gè)均勻球體，行星A的衛(wèi)星a沿圓軌道運(yùn)行的周期為Ta；行星B的衛(wèi)星b沿圓軌道運(yùn)行的周期為Tb，設(shè)兩衛(wèi)星均為各自中心星體的近地衛(wèi)星，而且Ta：Tb＝1：4，行星A和行星B的半徑之比為RA：RB＝1：2，兩行星的質(zhì)量之比MA：MB＝則行星A和行星B的密度之比ρA：ρB＝，行星表面的重力加速度之比gA：gB＝。32．（2021?思明區(qū)校級(jí)模擬）地球靜止同步衛(wèi)星A和軌道平面與赤道面重合做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星B的軌道半徑之比為4：1，兩衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)方向相同。則A、B兩顆衛(wèi)星運(yùn)行周期之比為；衛(wèi)星B每隔小時(shí)經(jīng)過衛(wèi)星A正下方。33．（2021春?石首市校級(jí)月考）有兩顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量之比是m1：m2＝2：1，運(yùn)行速度之比是v1：v2＝2：1①它們周期之比T1：T2＝；②所受向心力之比F1：F2＝。34．（2020春?興慶區(qū)校級(jí)期中）我國(guó)先后發(fā)射的“風(fēng)云一號(hào)”和“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星，運(yùn)行軌道不同，前者采用“極地圓形軌道”，軌道平面與赤道平面垂直，通過地球兩極，每12小時(shí)巡視地球一周，每天只能對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行兩次觀測(cè)；后者采用“地球同步軌道”，軌道平面在赤道平面內(nèi)，能對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。兩種不同軌道的氣象衛(wèi)星在運(yùn)行與觀測(cè)時(shí)，“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星的軌道半徑（填“大于”、“小于”或“等于”）“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星的軌道半徑，“風(fēng)云一號(hào)”衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度（填“大于”、“小于”或“等于”）“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度。35．（2020秋?大武口區(qū)校級(jí)月考）已知地球的質(zhì)量為M，平均半徑為R，引力常量為G，某衛(wèi)星在離地面高為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則高為h處的重力加速度大小為g＝，衛(wèi)星的速率大小v＝，衛(wèi)星的角速度大小為ω＝。36．（2020春?涼州區(qū)校級(jí)期中）第一宇宙速度是最繞行速度，也是最發(fā)射速度（填大或?。?7．（2020春?茶陵縣校級(jí)月考）兩顆球形行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星的圓形軌道接近各自行星的表面，如果兩顆行星的質(zhì)量之比，半徑之比＝2，則兩顆衛(wèi)星的周期之比等于。38．（2020春?煙臺(tái)期中）如圖所示，人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到軌道上遠(yuǎn)地點(diǎn)P時(shí)，速度大小為v，P點(diǎn)距離地球球心的距離為r，當(dāng)衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過程中，衛(wèi)星的引力勢(shì)能（選填“變大、“不變”或“變小”）；衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度a（選填“大于”、“等于”或“小于”）。39．（2020?松江區(qū)二模）如圖，地球的某顆衛(wèi)星先在A軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，后變軌至B軌道，衛(wèi)星受到地球的引力大??；繞地球飛行的速率。（選填“變大”、“不變”、“變小”）40．（2020?徐匯區(qū)校級(jí)模擬）地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)，向心加速度為a1，近地衛(wèi)星的向心加速度為a2，地球的同步衛(wèi)星向心加速度為a3，設(shè)地球表面的重力加速度為g，則a2a3，a1g．（選填“大于”、“小于”或“等于”）四．計(jì)算題（共2小題）41．（2020秋?鼓樓區(qū)校級(jí)期末）已知某衛(wèi)星在赤道上空的圓形軌道運(yùn)行，軌道半徑為r1，運(yùn)行周期為T，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，不計(jì)空氣阻力，萬(wàn)有引力常量為G。求：（1）地球質(zhì)量M的大小；（2）如圖所示，假設(shè)某時(shí)刻，該衛(wèi)星在A點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道，近地點(diǎn)B到地心距離為r2，求衛(wèi)星在橢圓軌道上的周期T1；（3）衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓形軌道上運(yùn)行，小明住在赤道上某城市，某時(shí)刻，該衛(wèi)星正處于小明的正上方，在后面的一段時(shí)間里，小明觀察到每?jī)商烨『萌慰吹叫l(wèi)星掠過其正上方，求地球自轉(zhuǎn)周期T0。（2017春?太康縣校級(jí)期末）已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球表面的重力加速度為g，則在赤道上空，一顆相對(duì)地面靜止的同步通訊衛(wèi)星離地面的高度為多少？（用已知量表示）相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性知識(shí)點(diǎn)：相對(duì)論時(shí)空觀與牛頓力學(xué)的局限性一、相對(duì)論時(shí)空觀1.19世紀(jì)，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋根據(jù)電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波的存在，并證明電磁波的傳播速度等于光速c.2.1887年邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)以及其他一些實(shí)驗(yàn)表明：在不同的參考系中，光的傳播速度都是一樣的！這與牛頓力學(xué)中不同參考系之間的速度變換關(guān)系不符(填“相符”或“不符”).3.愛因斯坦假設(shè)：在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式都是相同的；真空中的光速在不同的慣性參考系中大小都是相同的.4.時(shí)間延緩效應(yīng)(1)如果相對(duì)于地面以v運(yùn)動(dòng)的慣性參考系上的人觀察到與其一起運(yùn)動(dòng)的物體完成某個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δτ，地面上的人觀察到該物體在同一地點(diǎn)完成這個(gè)動(dòng)作的時(shí)間間隔為Δt，那么兩者之間的關(guān)系是Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2)).(2)Δt與Δτ的關(guān)系總有Δt＞Δτ，即物理過程的快慢(時(shí)間進(jìn)程)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān).(填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)5.長(zhǎng)度收縮效應(yīng)：(1)如果與桿相對(duì)靜止的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l0，沿著桿的方向，以v相對(duì)桿運(yùn)動(dòng)的人測(cè)得桿長(zhǎng)是l，那么兩者之間的關(guān)系是l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2).(2)l與l0的關(guān)系總有l(wèi)＜l0，即運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度(空間距離)跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān).(填“無(wú)關(guān)”或“有關(guān)”)二、牛頓力學(xué)的成就與局限性1.牛頓力學(xué)的成就：牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，萬(wàn)有引力定律的建立與應(yīng)用更是確立了人們對(duì)牛頓力學(xué)的尊敬.2.牛頓力學(xué)局限性：牛頓力學(xué)的適用范圍是低速(填“高速”或“低速”)運(yùn)動(dòng)的宏觀(填“宏觀”或“微觀”)物體.(1)當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有些與牛頓力學(xué)的結(jié)論不相同.(2)電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用牛頓力學(xué)來說明.3.牛頓力學(xué)不會(huì)被新的科學(xué)成就所否定，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度遠(yuǎn)小于光速c時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與牛頓力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別.技巧點(diǎn)撥一、相對(duì)論時(shí)空觀1.低速與高速(1)低速：通常所見物體的運(yùn)動(dòng)，如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等物體皆為低速運(yùn)動(dòng)物體.(2)高速：有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速.2.相對(duì)論的兩個(gè)效應(yīng)(1)時(shí)間延緩效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘會(huì)變慢，即Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\f(v,c)2)).(2)長(zhǎng)度收縮效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度會(huì)收縮，即l＝l0eq\r(1－\f(v,c)2).3.對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)的物體，相對(duì)論效應(yīng)可以忽略不計(jì)，一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理；對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)問題，經(jīng)典力學(xué)不再適用，需要用相對(duì)論知識(shí)來處理.二、牛頓力學(xué)的成就與局限性1.經(jīng)典力學(xué)的成就(1)經(jīng)典力學(xué)體系是時(shí)代的產(chǎn)物，是現(xiàn)代機(jī)械、土木建筑、交通運(yùn)輸以至航空航天技術(shù)的理論基礎(chǔ).(2)經(jīng)典力學(xué)的思想方法對(duì)藝術(shù)、政治、哲學(xué)等社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域也有巨大影響.2.經(jīng)典力學(xué)的局限性及適用范圍(1)經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體，相對(duì)論闡述物體在以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵循的規(guī)律.(2)經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀世界；量子力學(xué)能夠正確描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.3.相對(duì)論和量子力學(xué)沒有否定經(jīng)典力學(xué)(1)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別；(2)當(dāng)?shù)慕Y(jié)論沒有區(qū)別.(3)相對(duì)論和量子力學(xué)并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)是二者在一定條件下的特殊情形例題精練1．關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性的有關(guān)說法不正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué) B．與經(jīng)典力學(xué)體系相適應(yīng)，牛頓建立了絕對(duì)時(shí)空觀 C．經(jīng)典力學(xué)能解釋微觀世界豐富多彩的現(xiàn)象 D．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀（＞10﹣10m）、低速（v?c）、弱引力場(chǎng)（例如地球附近）2．（2021春?豐臺(tái)區(qū)期中）下列運(yùn)動(dòng)中，牛頓力學(xué)規(guī)律適用的是（）A．研究原子中電子的運(yùn)動(dòng) B．高能粒子（速度較大）進(jìn)一步加速 C．粒子接近光速的運(yùn)動(dòng) D．嫦娥一號(hào)探月衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)隨堂練習(xí)1．（2021春?玄武區(qū)校級(jí)月考）下列運(yùn)動(dòng)中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（）A．子彈的飛行 B．粒子接近光速的運(yùn)動(dòng) C．人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng) D．和諧號(hào)從南通向上海飛馳2．（2020秋?嘉定區(qū)期末）經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性。當(dāng)物體以下列速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)典力學(xué)不再適用的是（）A．2.5×10﹣1m/s B．2.5×102m/s C．2.5×105m/s D．2.5×108m/s3．（2015秋?海門市校級(jí)期中）如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對(duì)地面的速度均為v（v接近光速c）．地面上測(cè)得它們相距為L(zhǎng)，則A測(cè)得兩飛船間的距離（）A．大于L B．等于L C．小于L D．不能確定4．（2020春?寧波期末）經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，下列情境中經(jīng)典力學(xué)不適用的是（）A．小朋友坐滑梯下滑 B．輪船在大海上航行 C．宇宙粒子接近光速運(yùn)動(dòng) D．子彈在空中高速飛行綜合練習(xí)一．選擇題（共10小題）1．（2020春?淮安區(qū)期中）牛頓力學(xué)也有其局限性，在下列情形中能夠成立的是（）A．宏觀物體高速運(yùn)動(dòng) B．微觀世界 C．宏觀物體低速運(yùn)動(dòng) D．強(qiáng)引力場(chǎng)2．（2020春?沭陽(yáng)縣期中）一枚靜止時(shí)長(zhǎng)30m的火箭以1.5×108m/s的速度從觀察者的身邊掠過，已知光速為3×108m/s，觀察者測(cè)得火箭的長(zhǎng)度約為（）A．30m B．15m C．34m D．26m3．（2020春?徐州期中）相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是（）A．低速運(yùn)動(dòng)宏觀世界 B．低速運(yùn)動(dòng)微觀世界 C．高速運(yùn)動(dòng)微觀世界 D．高速運(yùn)動(dòng)宏觀世界4．（2019春?張家界期末）關(guān)于經(jīng)典力學(xué)，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．由于相對(duì)論、量子力學(xué)的提出，經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)被完全否定 B．經(jīng)典力學(xué)可看作相對(duì)論、量子力學(xué)在一定條件下的特殊情形 C．經(jīng)典力學(xué)在宏觀物體、低速運(yùn)動(dòng)、引力不太大時(shí)適用 D．經(jīng)典力學(xué)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子不適用5．（2019春?高臺(tái)縣校級(jí)期中）經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運(yùn)動(dòng)（）A．火箭的發(fā)射 B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng) C．“勇氣號(hào)”宇宙探測(cè)器的運(yùn)動(dòng) D．以99%倍光速運(yùn)行的電子束6．（2018春?扶余市校級(jí)期中）如果有一列火車，以很高的速度運(yùn)動(dòng)，車窗沿運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殚L(zhǎng)，垂直運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閷?，根?jù)相對(duì)論的知識(shí)，地面上的人發(fā)現(xiàn)（）A．火車窗口比靜止時(shí)要長(zhǎng) B．火車窗口比靜止時(shí)要短 C．火車窗口比靜止時(shí)要寬 D．火車窗口比靜止時(shí)要窄7．（2018春?禪城區(qū)校級(jí)期中）經(jīng)典力學(xué)不能適用下列哪些運(yùn)動(dòng)（）A．火箭的發(fā)射 B．微觀粒子的波動(dòng)性 C．“勇氣號(hào)”宇宙探測(cè)器在太空的運(yùn)動(dòng) D．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng)8．（2018春?平安區(qū)校級(jí)期中）經(jīng)典力學(xué)不適用于下列哪些運(yùn)動(dòng)（）A．火箭的發(fā)射 B．宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng) C．微觀粒子的波動(dòng) D．汽車在公路上行駛9．（2018春?和平區(qū)校級(jí)月考）若一列火車以接近光速的速度在高速行駛，車上的人用望遠(yuǎn)鏡來觀察地面上的一只排球，如果觀察的很清晰，則觀察結(jié)果是（）A．像一只乒乓球（球體變?。?B．像一只籃球（球體變大） C．像一只橄欖球（豎直放置） D．像一只橄欖球（水平放置）10．（2018春?資陽(yáng)期末）下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動(dòng)和觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) B．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紅光代替黃光作為入射光可減小干涉條紋的間距 C．光具有波粒二象性，傳播時(shí)往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，與物質(zhì)相互作用時(shí)往往表現(xiàn)出粒子性 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱玻璃反射光的影響二．多選題（共6小題）11．（2020春?綿陽(yáng)期末）經(jīng)典力學(xué)有其局限性，相對(duì)論已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)之一。下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的說法中，正確的是（）A．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速、弱引力場(chǎng) B．經(jīng)典力學(xué)適用于范圍在10﹣10m以內(nèi)的微觀粒子運(yùn)動(dòng) C．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為時(shí)間、空間與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)之間是相互聯(lián)系的 D．按照經(jīng)典力學(xué)，只要知道初始條件，就可以準(zhǔn)確確定體系以往和未來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)12．（2019春?揚(yáng)州月考）假設(shè)有一列火車沿平