2020年高考物理一轮复习第5章天体运动第23讲天体运动的热点问题学案（含解析）

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1、第23讲　天体运动的热点问题考点一　卫星运行参量的分析与比较1．理想模型：认为卫星绕中心天体都做匀速圆周运动。中心天体对卫星的万有引力提供向心力，即是匀速圆周运动的一种应用。2．卫星的运行参数随轨道半径变化的规律由G＝ma＝m＝mω2r＝mr＝m·4π2n2r可得：⇒当r增大时越高越慢3．地球同步卫星的六个“一定”4．三类地球卫星和赤道上相对地面静止的物体的运动特点(1)同步卫星的周期、轨道平面、高度、线速度、角速度、绕行方向均是固定不变的，常用于无线电通信，故又称通信卫星。(2)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。(3)近地卫星是在地

2、球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9km/s。(4)赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动，由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星，但它的周期、角速度和绕行方向与同步卫星相同。假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么(　　)A．地球的公转周期大于火星的公转周期B．地球公转的线速度小于火星公转的线速度C．地球公转的加速度小于火星公转的加速度D．地球公转的角速度大于火星公转的角速度解析　由T＝2π，得T地

3、火，A错误；由v＝得v地>v火，B错误；由a＝得a地>a火，C错误；由ω＝得ω地>ω火，D正确。答案　D方法感悟a、v、ω、T均与卫星(或行星)的质量无关，只由轨道半径和中心天体质量共同决定，所有参量的比较，最终都归结到半径的比较。1．有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则下列说法中正确的是(　　)A．a的向心加速度等于重力加速度gB．c在4h内转过的圆心角是C．在相同时间内b转过的弧长最长D．d的运行周期可能是23h答案　C解析　地球赤道上静止的物

4、体随地球自转的向心加速度小于重力加速度，A错误；同步卫星c在4h内转过的圆心角φ＝，B错误；相同时间内转过的弧长s＝vt由线速度v决定，卫星b的线速度最大，因此相同时间内b转过的弧长最长，C正确；d的轨道比同步卫星c的轨道高，其运行周期比c的大，故其运行周期一定大于24h，D错误。2．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比(　　)A．距地面的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大答案　A解析　卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，即G＝m2r，

5、得r＝，由于同步卫星的周期等于地球的自转周期，若地球自转变慢，自转周期变大，则同步卫星做圆周运动的半径会变大，离地面的高度变大，A项正确；由G＝ma得，a＝，半径变大，向心加速度变小，B项错误；由G＝m得，v＝，半径变大，线速度变小，C项错误；由ω＝分析得，同步卫星的周期变大，角速度变小，D项错误。3.(2016·四川高考)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤

6、道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　)A．a2>a1>a3B．a3>a2>a1C．a3>a1>a2D．a1>a2>a3答案　D解析　卫星围绕地球运行时，万有引力提供向心力，对于东方红一号，在远地点时有G＝m1a1，即a1＝，对于东方红二号，有G＝m2a2，即a2＝，由于h2>h1，故a1>a2，东方红二号卫星与地球自转的角速度相等，由于东方红二号做圆周运动的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径，根据a＝ω2r，故a2>a3

7、，所以a1>a2>a3，D正确，A、B、C错误。考点二　宇宙速度的理解与计算1．环绕速度与发射速度的比较近地卫星的环绕速度v＝＝＝7.9_km/s，通常称为第一宇宙速度，它是地球周围的所有卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，是在地面上发射卫星的最小发射速度。2．三种宇宙速度(多选)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球。已知地球、火星两星球的质量比约为10∶1，半径比约为2∶1，下列说法正确的有(　　)A．探测器的质量越大，脱离