3.4 人造衛(wèi)星 宇宙速度 預(yù)習(xí)案 高一物理教科版（2019）必修第二冊

3.4人造衛(wèi)星宇宙速度預(yù)習(xí)案高一物理教科版（2019）必修第二冊1.認(rèn)識人造衛(wèi)星的有關(guān)知識及運動規(guī)律。2.理解人造衛(wèi)星的發(fā)射原理及宇宙速度的推導(dǎo)。3.結(jié)合圓周運動知識求解天體運動的相關(guān)物理量。重點認(rèn)識人造衛(wèi)星的有關(guān)知識及運動規(guī)律難點會理解人造衛(wèi)星的發(fā)射原理及宇宙速度的推導(dǎo)一、宇宙速度1.推導(dǎo)：萬有引力提供物體運動所需的向心力得：①______________2.三種宇宙速度（1）第一種宇宙速度：飛行器在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，

（2）第二宇宙速度：使飛行器掙脫地球引力束縛的最小地面發(fā)射速度，②________

（3）第三宇宙速度：使飛行器掙脫太陽引力束縛的最小地面發(fā)射速度，③________二、人造地球衛(wèi)星的軌道

（1）人造地球衛(wèi)屋繞地球做勻速圓周運動的軌道圓心必與地心重合。

（2）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。

（3）近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，其運行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運行時的線速度約為7.9km/s。三、地球同步衛(wèi)星（1）概念:相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，叫作地球同步衛(wèi)星，也稱靜止衛(wèi)星。（2）特點①確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合。

②確定的轉(zhuǎn)動方向：和地球自轉(zhuǎn)方向一致。

③確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T=24h。

④確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。

⑤確定的高度：離地面高度固定不變(約)。

⑥確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定(約)。

答案：①②③1.兩種衛(wèi)星繞地球運行的軌道如圖，設(shè)地球半徑為R，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的速度大小為，加速度大小為；近地衛(wèi)星的軌道半徑近似為R，運行速度大小為，加速度大小為；地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，運行速度大小為，加速度大小為。下列選項正確的是()A. B. C. D.2.我國計劃在2030年前實現(xiàn)載人登月，并探索建造月球科研試驗站，開展系統(tǒng)、連續(xù)的月球探測和相關(guān)技術(shù)試驗驗證。假設(shè)飛船到達(dá)月球前，先在距離月球表面高度等于月球半徑處繞月球做勻速圓周運動，周期為T。已知月球質(zhì)量分布均勻，月球半徑為R，引力常量為G，忽略月球自轉(zhuǎn)。下列說法正確的是()A.月球的質(zhì)量為 B.月球的密度為C.月球的第一宇宙速度為 D.月球表面的重力加速度為3.嫦娥六號圓滿完成任務(wù)的背后離不開鵲橋二號衛(wèi)星的協(xié)作。鵲橋二號衛(wèi)星在地球、月球引力的作用下運行在環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道上，如圖所示，軌道的遠(yuǎn)月點一直在月球南極地區(qū)上空，且不需要耗費額外的推進(jìn)劑維持軌道飛行狀態(tài)。則()A.鵲橋二號衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第二宇宙速度B.鵲橋二號與月球中心連線在相同時間掃過面積不相等C.以地球為參考系，鵲橋二號的運行軌跡可能是圓D.鵲橋二號繞地球運行軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期平方的比值與月球的相等4.如圖所示，甲、乙兩行星半徑相等，丙、丁兩顆衛(wèi)星分別繞甲、乙兩行星做勻速圓周運動，丙、丁兩衛(wèi)星的軌道半徑，運動周期，則()A.甲、乙兩行星質(zhì)量之比為B.甲、乙兩行星第一宇宙速度大小之比為C.甲、乙兩行星密度之比為16:1D.甲、乙兩行星表面重力加速度大小之比為

答案以及解析1.答案：B解析：BD.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，由萬有引力提供向心力可得可得，則有，故B正確，D錯誤；AC.地球赤道上的物體與同步衛(wèi)星的角速度相等，根據(jù)，可得，則有故AC錯誤。故選B。2.答案：B解析：A.根據(jù)解得月球的質(zhì)量為選項A錯誤；B.月球的密度為選項B正確；C.根據(jù)月球的第一宇宙速度為選項C錯誤；D.根據(jù)月球表面的重力加速度為選項D錯誤。故選B。3.答案：B解析：鵲橋二號衛(wèi)星未脫離地球引力的作用，發(fā)射速度小于第二宇宙速度，A錯誤。由題述可知，月球、地球均不是鵲橋二號的中心天體，而開普勒行星運動定律只針對同一中心天體成立，可知B正確，D錯誤。鵲橋二號繞月球做橢圓運動，且始終經(jīng)過月球南極上方，月球繞地球近似做圓周運動，則鵲橋二號相對地球的運行軌跡不可能是圓，C錯誤。4.答案：B解析：根據(jù)衛(wèi)星運動的向心力由萬有引力提供，得，解得，則甲