2019-2020学年高中物理 第6章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行课件 新人教版必修2

第六章万有引力与航天第5节宇宙航行1细梳理、基础巩固2提升练、课时跟踪1细梳理、基础巩固要点一宇宙速度1．人造地球卫星：当物体的1____________足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星，如图所示．初速度2．人造地球卫星运动规律：一般情况下可认为人造卫星绕地球做2____________运动．3．人造地球卫星向心力来源：人造地球卫星的向心力由地球对它的3____________提供．匀速圆周万有引力4．宇宙速度数值意义第一宇宙速度4____km/s卫星在地球表面附近绕地球做5_________________的速度第二宇宙速度6_____km/s使卫星挣脱7_________引力束缚的最小地面发射速度第三宇宙速度8______km/s使卫星挣脱9__________引力束缚的10_________地面发射速度7.9匀速圆周运动11.2地球16.7太阳最小1．中国计划于2020年发射火星探测器，探测器发射升空后首先绕太阳转动一段时间再调整轨道飞向火星．火星探测器的发射速度()A．等于7.9m/sB．大于16.7m/sC．大于7.9m/s且小于11.2m/sD．大于11.2m/s且小于16.7m/s解析：选D第一宇宙速度为7.9km/s，第二宇宙速度为11.2km/s，第三宇宙速度为16.7km/s，由题意可知：火星探测器的发射速度大于11.2km/s且小于16.7km/s.故D正确．2．已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A．3.5km/sB．5.0km/sC．17.7km/sD．35.2km/s解析：选A设星球质量M，半径R.航天器在星球表面附近做匀速圆周运动，由GMmR2＝mv2R，得v＝GMR，则v火v地＝M火RMR火＝15，即v火＝v地5≈3.54km/s，选项A正确．3．已知某星球的平均密度是地球的n倍，半径是地球的k倍，地球的第一宇宙速度为v，则该星球的第一宇宙速度为()A.nkvB．kn·vC．nkkvD．nkv解析：选B由GMmr2＝mv2r，得v＝GMr，将M＝43πr3ρ代入，可得v∝rρ，所以该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的kn倍，选项B正确．4．星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v1的关系是v2＝2v1.已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A．grB．16grC.13grD．13gr解析：选C由第一宇宙速度公式可知，该星球的第一宇宙速度为v1＝gr6，结合v2＝2v1可得v2＝13gr，C正确．要点二梦想成真1．历史回顾1957年10月，前苏联成功发射了第一颗人造卫星．1969年7月，美国“阿波罗11号”登上11____________．2003年10月15日，我国航天员12____________踏入太空．2013年6月11日，我国的“神舟十号”飞船发射成功．2013年12月2日，我国的“嫦娥三号”登13___________探测器发射升空．…月球杨利伟月2．地球同步卫星(1)定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星．(2)五个“一定”①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致．②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T＝24h.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度．④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方．⑤同步卫星的高度固定不变．5．发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道，发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图所示．这样选址的优点是，在赤道附近()A．地球的引力较大B．地球自转线速度较大C．重力加速度较大D．地球自转角速度较大解析：选B由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运行轨道，在靠近赤道处的地面上的物体的线速度最大，发射时较节能，因此B正确．6．(多选)地球同步卫星到地心的距离r可由r3＝a2b2c4π2求出．已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则()A．a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度B．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度C．a是赤道周长，b是地球自转的周期，c是同步卫星的加速度D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度解析：选AD根据万有引力定律和圆周运动的规律GMmr2＝mr2πT2，地球表面的物体m0有GMm0R2＝m0g，所以r3＝R2T2g4π2，因此a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，与地球自转的周期相同，c是地球表面处的重力加速度，正确选项为AD.7．(多选)质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动．已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的()A．线速度v＝GMRB．角速度ω＝gRC．运行周期T＝2πRgD．向心加速度a＝GmR2解析：选AC探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，万有引力提供向心力，有GMmR2＝ma＝mv2R＝mω2R＝m4π2T2R，可得a＝GMR2，v＝GMR，ω＝GMR3，T＝2πR3GM，所以A正确，D错误；又由于不考虑月球自转的影响，则GMmR2＝mg，即GM＝gR2，所以ω＝gR，T＝2πRg，所以B错误，C正确．8．如图所示，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动．据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动．以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小．以下判断正确的是()A．a2＞a3＞a1B．a2＞a1＞a3C．a3＞a1＞a2D．a3＞a2＞a1解析：选D设空间站轨道半径为r1，月球轨道半径为r2，同步卫星轨道半径为r3.空间站受月球引力不能忽略，而同步卫星是不计月球吸引力的，这就说明r2＞r1＞r3，根据a1＝ω12r1，a2＝ω22r2，由题意知ω1＝ω2，所以a2＞a1，又因为a3＝GMr32、a2＝GMr22，所以a3＞a2，因此a3＞a2＞a1，D正确．