专题08 人造卫星-2019高考物理一轮复习专题详解

专题08 人造卫星-2019高考物理一轮复习专题详解

‎1．必须掌握的四个关系 ＝ ‎2．同步卫星的特点 ‎(1)同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期等于地球的自转周期．‎ ‎(2)所有同步卫星都在赤道上空相同的高度上．‎ ‎(3)注意同步卫星与地球赤道上物体的区别与联系．‎ ‎(4)区别轨道半径与距天体表面的高度．‎ ‎3. 规律方法 人造卫星运动规律分析“一、二、三”‎ 典例分析 ‎【例1】 (多选)(2017年长沙模拟)如图所示，A是地球的同步卫星，B是位于赤道平面内的近地卫星，C为地面赤道上的物体，已知地球半径为R，同步卫星离地面的高度为h，则(　　)‎ A．A、B加速度的大小之比为2‎ B．A、C加速度的大小之比为1＋ C．A、B、C速度的大小关系为vA>vB>vC D．要将B卫星转移到A卫星的轨道上运行至少需要对B卫星进行两次加速 ‎【答案】　BD ‎【例2】　(2017年天津模拟)中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自主研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统．预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力．如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则(　　)‎ A．卫星a的角速度小于c的角速度 B．卫星a的加速度大于b的加速度 C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D．卫星b的周期大于24 h ‎【答案】　A ‎【解析】　a的轨道半径大于c的轨道半径，因此卫星a的角速度小于c的角速度，选项A正确；a的轨道半径与b的轨道半径相等，因此卫星a的加速度等于b的加速度，选项B错误；a的轨道半径大于地球半径，因此卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，选项C错误；a的轨道半径与b的轨道半径相等，卫星b的周期等于a的周期，为24 h，选项D错误．‎ 专题练习 ‎1．(多选)如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是(　　)‎ A.＝ B.＝2‎ C.＝ D.＝ ‎【答案】：AD ‎2．(多选)为了实现人类登陆火星的梦想，我国宇航员王跃与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动．已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期也基本相同．地球表面重力加速度是g.若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是(　　)‎ A．王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的 B．火星表面的重力加速度是g C．火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 D．王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是h ‎【答案】：AC ‎3．理想状态的“日地—拉格朗日点”是指在太阳和地球对人造卫星引力作用下(忽略其他星体引力)，使人造卫星围绕太阳运行的周期与地球围绕太阳运行的周期相同的点．其中两个“日地—拉格朗日点”L1、L2在日地连线上，L1在地球轨道内侧，L2在地球轨道外侧，如图所示，下列说法中正确的是(　　)‎ A．人造卫星在L1处线速度大于地球的线速度 B．人造卫星在L1处角速度大于地球的角速度 C．人造卫星在L1处加速度小于地球的加速度 D．同一人造卫星在L1处所受万有引力大于在L2处所受万有引力 ‎【答案】：C ‎【解析】：由题知“日地—拉格朗日点”是人造卫星绕太阳运行的周期与地球围绕太阳运行的周期相同的点，则人造卫星在L1处和L2处的周期均与地球公转周期相同，由ω＝知人造卫星在L1处角速度等于地球的角速度，故B错误．由v＝ωr知，人造卫星在L1处的线速度小于地球的线速度，故A错误．由a＝ω2r知，人造卫星在L1处加速度小于地球的加速度，故C正确．同一人造卫星在L1处受万有引力等于向心力，L2处受万有引力也等于向心力，由于向心力F＝mω2r，知L1处向心力小于L2‎ 处向心力，所以同一人造卫星在L1处所受万有引力小于在L2处所受万有引力，故D错误．‎ ‎4. (多选)(2017年高考·课标全国卷Ⅱ)如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中(　　)‎ A．从P到M所用的时间等于 B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小 D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 ‎【答案】：CD ‎5．(2017年高考·课标全国卷Ⅲ)2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行．与天宫二号单独运行相比，组合体运行的(　　)‎ A．周期变大 B．速率变大 C．动能变大 D．向心加速度变大 ‎【答案】：C ‎【解析】：组合体比天宫二号质量大，轨道半径R不变，根据＝m，可得v＝，可知与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的速率不变，B项错误；又T＝，则周期T不变，A项错误；质量变大、速率不变，动能变大，C项正确；向心加速度a＝，不变，D项错误．‎ ‎6．(2017年高考·课标全国卷Ⅲ)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　)‎ A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 ‎【答案】：B ‎【解析】：开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A错误，B正确；牛顿后来找出了行星按照这些规律运动的原因，即万有引力定律，故C、D均错误．‎ ‎7．(2017年高考·课标全国卷Ⅰ)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为(　　)‎ A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h ‎【答案】：B ‎8．我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有地球同步卫星，关于地球同步卫星下列说法中正确的是(　　)‎ A．同步卫星处于平衡状态 B．同步卫星的速度是不变的 C．同步卫星的高度是一定的 D．同步卫星的线速度应大于第二宇宙速度 ‎【答案】：C ‎9.(2016·江苏)(多选)如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有(　　)‎ A．TA>TB　　　　　　　 B．EkA>EkB C．SA＝SB D.＝ ‎【答案】　AD ‎【解析】根据G＝mr知，轨道半径越大，周期越大，所以TA>TB，故A项正确；由G＝m知，v＝，所以vB>vA，又因为质量相等，所以EkB>EkA，故B项错误；根据开普勒的行星运动的面积定律知同一行星与地心连线在单位时间内扫过的面积相等，所以C项错误；由开普勒行星运动的周期定律知，D项正确．‎ ‎10．(2017·湖南模拟)如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，已知万有引力常量G，下列说法正确的是(　　)‎ A．若测得周期和张角，可得到星球的质量 B．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度 C．若测得周期、轨道半径和张角，可得到星球表面的重力加速度 D．若测得周期、轨道半径和张角，可得到飞行器的向心力 ‎【答案】　C ‎11．(2017·河北一模)某同学在研究性学习中记录了一些与地球、月球有关的数据资料如图中表所示，利用这些数据来计算地球表面与月球表面之间的距离s，则下列运算公式中错误的是(　　)‎ 地球半径 R＝6 400 km 月球半径 r＝1 740 km 地球表面重力加速度 g0＝9.80 m/s2‎ 月球表面重力加速度 g′＝1.56 m/s2‎ 月球绕地球转动的线速度 v＝1 km/s 月球绕地球转动周期 T＝27.3天 光速 c＝2.998×105 km/s 用激光器向月球表面发射激光，经过t＝2.565 s接收到从月球表面反射回来的激光信号 A.s＝c· B．s＝－R－r C．s＝－R－r D．s＝－R－r ‎【答案】　C ‎【解析】A项，激光器发出激光束从发出到接收的时间为t＝2.565 s，光速为c，则有s＝c·.故A项正确．‎ B项，月球绕地球转动的线速度为：v＝1 km/s，周期为：T＝27.3天，则月球公转的半径为：R′＝，s＝R′－R－r＝－R－r.故B项正确．‎ C项，月球表面的重力加速度g′与月球绕地球转动的线速度v没有关系，不能得到g′＝，则不能求出R′＝.故C项错误．‎ 则有：s＝R′－R－r＝－R－r.故D项正确．‎ ‎11．(2017·泉州二模)当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称之为“木星冲日”，2016年3月8日出现了一次“木星冲日”．已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍．则下列说法正确的是(　　)‎ A．下一次的“木星冲日”时间肯定在2018年 B．下一次的“木星冲日”时间肯定在2017年 C．木星运行的加速度比地球的大 D．木星运行的周期比地球的小 ‎【答案】　B ‎【解析】C项，木星和地球绕太阳做圆周运动，都是以万有引力为合外力，做向心力，故加速度a＝＝，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍，故木星运行的加速度比地球的小，故C项错误；D项，由C项可知，万有引力做向心力，即＝m()2r，所以T＝2π，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍，故木星运行的周期比地球的大，故D项错误；‎ A、B项，由D项可知，若地球公转周期为T1＝1年，那么木星公转周期为T2＝T1≈11.2T1＝11.2年；‎ 那么“木星冲日”的周期为T′，则有(－)T′＝2π，所以，T′＝≈年≈1.1年，故2016年3月8日出现了一次“木星冲日”，下一次的“木星冲日”时间肯定在2017年，故A项错误，B项正确．‎