25 人造卫星 学案—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修第二册讲义(机构)(含答案)

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名称 25 人造卫星 学案—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修第二册讲义(机构)(含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-05-18 13:19:32

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文档简介

教师辅导讲义
学员编号:1
年 级:高一年级
课 时 数:
学员姓名:
辅导科目:物理
学科教师:
授课类型
T同步(人造卫星)
授课日期及时段

教学内容
T同步——人造卫星
T同步——人造卫星
同步知识梳理
同步知识梳理
一.人造卫星
1.卫星是一些自然的或人工的在太空绕行星运动的物体.
2.1957年10月4日,当时的苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道,震惊了全世界.
二.宇宙速度
1.使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇宙速度,v1=7.9 km/s.
2.使人造卫星脱离地球的引力束缚,不再绕地球运行,从地球表面发射所需的最小速度叫做第二宇宙速度,v2=11.2 km/s.
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3.使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系,从地球表面发射所需的最小速度叫做第三宇宙速度,v3=16.7 km/s.
三.人造地球卫星的运动特点
1.所有卫星的轨道平面过地心.
2.卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系
根据万有引力提供卫星绕地球运动的向心力,即有:
=ma=m=mω2r=mr
(1)a=,r越大,a越小.
(2)v= ,r越大,v越小.
(3)ω= ,r越大,ω越小.
(4)T=2π ,r越大,T越大.
四.同步卫星
 同步卫星的特点
1.定轨道平面:所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内.
2.定周期:运转周期与地球自转周期相同,T=24 h.
3.定高度(半径):离地面高度为36 000 km.
4.定速率:运行速率为3.1×103 m/s.
五.宇宙速度
宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度.
1.第一宇宙速度v1=7.9 km/s
(1)推导
方法一:由G=m得v=
方法二:由mg=m得v=
(2)理解:第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度,也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度.
2.第二宇宙速度v2=11.2 km/s,是从地面上发射物体并使之脱离地球束缚的最小发射速度,又称脱离速度.
3.第三宇宙速度v3=16.7 km/s,是从地面上发射物体并使之脱离太阳束缚的最小发射速度,又称逃逸速度.
【知识点总结】
课堂达标检测
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1.(2021·广东佛山市·高三二模)据2021年2月10日的央视新闻报道,中国科学院国家授时中心表示:地球自转加快,一天已不足24小时!如果地球质量M、半径R不变,仅自转加快,地球同步卫星若要继续保持与地球同步,则其(  )
A.轨道半径必须减小 B.角速度必须减小
C.运行速率必须减小 D.向心加速度一定减小
2.(2021·河北唐山市·高三二模)随着地球上的能源不断消耗,寻找人类的第二家园也越发显得重要,科学家在2014年6月发现了可能宜居的系外行星开普坦-B,该行星的质量为地球的k倍,半径为地球的m倍,自转周期为地球的n倍,下列关于行星开普坦-B说法中正确的是(  )
A.重力加速度为地球的false 倍 B.第一宇宙速度为地球的false 倍
C.赤道上物体的向心加速度为地球的false 倍 D.同步卫星的轨道半径为地球的false 倍
3.(2021·广东广州市·秀全中学高一期中)如图所示,甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船(周期约90分钟)、丙是地球的同步卫星,它们运行的轨道示意图如图,它们都绕地心作匀速圆周运动,下列有关说法中正确的是(  )
A.已知乙运动的周期false及轨道半径false,可计算出地球质量false
B.它们运动的线速度大小关系是false
C.已知甲运动的周期false,可计算出地球的密度false
D.它们运动的向心加速度大小关系是false
4.(2021·浙江温州市·高二期中)2020年6月23日,北斗三号全球卫星导航系统部署全面完成。北斗卫星导航系统包括中地球轨道卫星、同步轨道静止卫星、倾斜同步轨道卫星(轨道周期等于地球自转周期),中地球轨道卫星离地面高度比同步轨道静止卫星低,其空间示意图如图所示。已知地球半径约为false,下列说法正确的是(  )
A.中地球轨道卫星的公转周期有可能为1小时
B.倾斜同步轨道卫星有可能在每天同一时刻经过北京上空
C.同步轨道静止卫星的角速度比倾斜同步轨道卫星的角速度大
D.中地球轨道卫星所受地球引力一定大于同步轨道静止卫星所受地球引力
5.(2021·江西吉安市·高一期中)有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球起转动,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则(  )
A.卫星a的向心加速度等于重力加速度g
B.卫星b的角速度最大
C.卫星c在1小时内转过的圆心角是false
D.卫星d的运动周期有可能是20小时
6.(2021·汕头市东方中学高一月考)在地球上空有许多同步卫星,下列说法正确的是(  )
A.它们的质量可能不同 B.它们的速度可能不同
C.它们的周期可能不同 D.它们离地心的距离可能不同
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7.(2021·四川遂宁市·高三三模)2021年1月,“天通一号”03星发射成功。发射过程简化为如图所示:火箭先把卫星送上轨道1(椭圆轨道,P、Q是远地点和近地点)后火箭脱离;卫星再变轨,到轨道2(圆轨道);卫星最后变轨到轨道3(同步圆轨道)。轨道1、2相切于P点,轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化。(  )
A.卫星在三个轨道上的周期false
B.由轨道1变至轨道2,卫星在P点向前喷气
C.卫星在三个轨道上机械能false
D.轨道1在Q点的线速度小于轨道3的线速度
8.(2021·宁夏银川市·银川一中高一期中)如图所示,某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球运转半径的false,设月球绕地球运动的周期为27天,则此卫星的运转周期大约是(  )
A.3.4天 B.1天 C.6.75天 D.9天
9.(2021·江苏省苏州实验中学高一期中)在发射一颗质量为m的人造地球同步卫星时,先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道Ⅰ上(离地面高度忽略不计),再通过一椭圆轨道Ⅱ变轨后到达轨道半径为r的预定圆轨道Ⅲ上。卫星在变轨过程中质量不变,已知地球自转角速度为false,则(  )
A.卫星在轨道Ⅲ上的线速度、角速度和机械能均小于轨道Ⅰ上的相应值
B.卫星在轨道Ⅱ上运行时经过Q点的加速度大于在轨道Ⅰ上运行的加速度
C.卫星在轨道Ⅱ上运行时经过P点所受的万有引力为false
D.卫星在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速度可能大于在轨道Ⅰ上运行的速度
10.(2020·山东省日照实验高级中学高三月考)如图所示,某次发射远地圆轨道卫星时,先让卫星进入一个近地的圆轨道Ⅰ,在此轨道正常运行时,卫星的轨道半径为R1、周期为T1、经过p点的速度大小为false、加速度大小为false;然后在P点点火加速,进入椭圆形转移轨道Ⅱ,在此轨道正常运行时,卫星的周期为T2,经过p点的速度大小为false、加速度大小为false,经过Q点速度大小为false;稳定运行数圈后达远地点Q时再次点火加速,进入远地圆轨道Ⅲ在此轨道正常运行时,卫星的轨道半径为R3、周期为T3、经过Q点速度大小为false(轨道Ⅱ的近地点和远地点分别为轨道Ⅰ上的P点、轨道Ⅲ上的Q点)。已知R3=2R1,则下列关系正确的是(  )
A.T2=3falseT1 B.T2=falseT3 C.false D.false
11.(2021·山东高三月考)宇宙中存在一些离其他恒星较远的,由质量相等的三颗星组成的三星系统,可忽略其他星体对三星系统的影响。稳定的三星系统存在两种基本形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的轨道上运行,如图甲所示,周期为T1;另一种是三颗星位于边长为r的等边三角形的三个顶点上,并沿等边三角形的外接圆运行,如图乙所示,周期为T2。若每颗星的质量都相同,则T1︰T2为(  )
A.false B.false C.false D.false
4902835530860
12.(2021·重庆万州区·万州外国语学校天子湖校区高一期中)宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统,设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示。若AO<OB,则(  )
A.星球A的质量一定小于B的质量
B.星球A的向心力一定等于B的向心力
C.星球A的线速度一定大于B的线速度
D.双星的总质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越小
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13.(2021·河南南阳市·高一期中)宇宙中两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统。如图所示,设某双星系统A、B绕其连线上的某固定点O做匀速圆周运动,测得两恒星球心之间的距离为L,运动周期为T,已知万有引力常量为G若AO>OB,则(  )
A.A的角速度大于B的角速度
B.A所受向心力大于B所受向心力
C.A的质量大于B的质量
D.A的向心加速度大于B的向心加速度
14.(2021·安徽省太湖中学高二期中)宇宙中有一种孤立的系统(不受其他星球的作用力)—双星运动,其结构特点是两颗恒星互相环绕,距离不变,周期相同,这种结构稳定的原因之一是某种量守恒。如图所示,质量分别为m1、m2的甲、乙两颗恒星组成的双星系统,绕共同的圆心O做圆周运动,下列说法正确的是(  )
494093515240
A.双星系统所受的外力之和不为0
B.甲、乙的质量关系满足m1C.若甲、乙的动量大小分别为p1、p2,则有false
D.甲、乙的动量总是等大反向,系统的总动量守恒且总是为0
15.(2021·全国高三专题练习) 2016年2月11日,美国科学家宣布探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前的预言,弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图”,其实,孤立的恒星与一颗行星组成的系统就是一个双星系统.如图所示,恒星a、恒星b在万有引力作用下,绕连线上一点O以相同的周期做匀速圆周运动,现测得行星b圆周运动的半径为false,运动周期为T,a、b的距离为l,已知万有引力常量为G,则(  )
2820035164465
A.恒星a的质量为false
B.恒星a与行星b的总质量为false
C.恒星a与行星b的质量之比为false
D.恒星a的运动可以等效于静止在O点,质量为false的天体做半径为false的圆周运动
16.(2021·湖北高一期中)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星,若已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为T,两颗恒星之间的距离为L,引力常量为G,则由以上条件一定可以得出的物理量有( )
A.两颗恒星运行的轨道半径 B.两颗恒星绕该固定点做圆周运动的角速度
C.两颗恒星运行的线速度大小 D.两颗恒星各自的质量
17.(2021·沙坪坝区·重庆一中高一月考)假设宇中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统,忽略其他星体对它们的万有引力作用,这四颗星恰好位于正方形的四个顶点上,并沿外接于正方形的圆形轨道运行,若此正方形边长变为原来的4倍,要使此系统依然稳定存在,星体运行的周期应变为原来的(  )
A.2倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍
4432935865505
18.(2021·常熟市中学高一月考)国际研究小组借助于智利的巨大望远镜,观测到了一组双星系统,它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动,如图所示,此双星系统中体积较小星体能“吸食”另一颗体积较大星体表面的物质,达到质量转移的目的,被吸食星体的质量远大于吸食星体的质量。假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变,则在最初演变的过程中(  )
A.它们之间的万有引力保持不变
B.它们做圆周运动的角速度不变
C.体积较大星体圆周运动轨迹半径变小
D.体积较大星体圆周运动的线速度变小
38741355753101-5 A C A B B
6-10 A C A C B
11-15 D B D D B
16-20 B C B C B
1-5 A C A B B
6-10 A C A C B
11-15 D B D D B
16-20 B C B C B
19.(2021·河北)相距为false的质量不等的两颗星球组成双星系统,做匀速圆周运动的周期为false,若要给这个系统发射一颗人造卫星,卫星质量远远小于星球质量,卫星也绕双星轨道圆心做匀速圆周运动。对于这颗人造卫星,单纯从牛顿力学的角度分析,下列说法正确的是(  )
A.卫星轨道与双星系统的轨道同平面,轨道半径一定大于false
B.卫星位置一定在两星球连线或连线的延长线上
C.卫星运动周期为false
D.卫星轨道半径越大,线速度越小
20.(2021·全国高三专题练习)夜空中我们观测到的亮点,其实大部分并不是单一的一颗恒星,而是多星系统。在多星系统中,双星系统又是最常见的,双星系统是两颗恒星在相互之间的万有引力作用下,连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的天体系统。设双星系统中其中一颗恒星的线速度大小为v,加度大小为a,周期为T,所受的向心力为F,它们之间的距离为r,不计其他天体的影响,两颗恒星的质量不变。下列各图可能正确的是(  )
A.B.C. D.