专题10 人造卫星和宇宙速度（精讲+精练）-高一物理同步精品讲义必修第二册人教版2019

第七章　　万有引力与宇宙航行 专题10 人造卫星和宇宙速度 ◆ 知识构建 ◆ 考点一、宇宙速度 1.第一宇宙速度 （1）第一宇宙速度又叫环绕速度，其数值为7.9 km/s。 （2）第一宇宙速度是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动时的速度。 （3）第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星的最大环绕速度。 （4）第一宇宙速度的计算方法 法一：由G＝m得v1＝ ＝ m/s≈7.9×103 m/s。 法二：由mg＝m得v1＝＝ m/s≈7.9×103 m/s。第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π≈5075 s≈85 min。 2.第二宇宙速度 使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，其数值为11.2 km/s。 3.第三宇宙速度 使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，其数值为16.7 km/s。 4．宇宙速度与运动轨迹的关系 （1）v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动。 （2）7.9 km/s＜v发＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 （3）11.2 km/s≤v发＜16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。 （4）v发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。 考点二、卫星运行参量的比较与运算 1．人造卫星的运动规律 (1)一种模型：无论自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看成质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。 (2)两条思路 ①万有引力提供向心力，即G＝man。 ②天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛，被称为“黄金代换”。 (3)地球卫星的运行参数(将卫星轨道视为圆) 物理量 推导依据 表达式 最大值或最小值 线速度 G＝m v＝ 当r＝R时有最大值，v＝7.9 km/s 角速度 G＝mω2r ω＝ 当r＝R时有最大值 周期 G＝m2r T＝2π 当r＝R时有最小值，约85 min 向心加速度 G＝man an＝ 当r＝R时有最大值，最大值为g 轨道平面 圆周运动的圆心与中心天体中心重合 共性：轨道半径越小，运动越快，周期越小 三种特殊的卫星 地球同步卫量： 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，.同步卫星有以下"七个一定"的特点： （1）轨道平面一定：轨道平面与赤进平而共面； （2）周期一定：与地球自转周期相同，即T=24h. （3）角速度一定：地球自转的角出度相同， （4）高度一定：由，得地球同步卫星离地而的高度（h6R） （5）速率一定由 ，得同步卫星的速率 （6）向心加速度一定：由，得 ，即同步卫星的向心加速度等于轨道处的重力加速度。 （7）绕行方向一定；运行方向与地球自转方向一致， 2. 极地卫星和近地卫星 （1）极地卫星运行时每圆都经过南北两极，由于地球自转，极地卫屋可以实现全球覆盖. （2）近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫量，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7.0 km/s. （3）两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心， 题型1　　人造卫星 　我国“嫦娥二号”月球探测器在完成绕月任务后，又进入到如图所示“日地拉格朗日点”轨道进行新的探索试验，“嫦娥二号”在该轨道上恰能与地球一起同步绕太阳做圆周运动。若“嫦娥二号”的角速度和向心加速度分别是和，地球的角速度和向心加速度分别和，则正确的关系是　　 A．， B．， C．， D．， 【答案】 【分析】根据“嫦娥二号”在该轨道上恰能与地球一起同步绕太阳做圆周运动的条件分析角速度大小关系，结合加速度公式利用不等比较加速度大小。 【解答】解：“嫦娥二号”在该轨道上恰能与地球一起同步绕太阳做圆周运动，所以有，由于“嫦娥二号”和地球到太阳的距离大于，根据可得，，故正确，错误。 故选：。 【跟踪练1】中国天宫空间站在距离地面约 ... ...