第五章　第24课时　人造卫星　宇宙速度（课件 学案 练习，共3份）2026届高中物理（通用版）一轮复习

第24课时　人造卫星　宇宙速度 目标要求　1.会比较卫星运行的各物理量之间的关系。2.理解三种宇宙速度，并会求解第一宇宙速度的大小。3.会分析天体的“追及”问题。 考点一　卫星运行参量的分析 1.基本公式 (1)线速度大小：由G＝m得v＝　　　　。 (2)角速度：由G＝mω2r得ω＝　　　　。 (3)周期：由G＝m()2r得T＝　　　　。 (4)向心加速度：由G＝man得an＝　　　　。 结论：同一中心天体的不同卫星，轨道半径r越大，v、ω、an　　　　，T　　　　，即越高越　　　　。 2.“黄金代换式”的应用 忽略中心天体自转影响，则有mg＝G，整理可得　　　　。在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM。 3.人造卫星 卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星中的静止卫星的轨道是赤道轨道。 (1)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。 (2)同步卫星 ①静止卫星的轨道平面与　　　　　　共面，且与地球自转的方向相同。 ②周期与地球自转周期相等，T＝　　　　。 ③高度固定不变，h＝3.6×107 m。 ④运行速率约为v＝3.1 km/s。 (3)近地卫星：轨道在　　　　　　附近的卫星，其轨道半径r＝R(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度v＝7.9 km/s(人造地球卫星做匀速圆周运动的最大运行速度)。 注意：近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星。 (1)在同一轨道上质量大的卫星受到地球引力大，是否加速度就大，运行速度就快？ (2)随着我国航空航天科技的发展，将来可以发射定点到广州上空的静止卫星吗？ (3)赤道上放置一待发射卫星A，天空运行一同步卫星B，可以由v＝得A卫星线速度大于B卫星线速度吗？ 例1　(2023·天津卷·1)运行周期为24 h的北斗卫星比运行周期为12 h的(　　) A.加速度大 B.角速度大 C.周期小 D.线速度小 例2　(2023·广东卷·7)如图(a)所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图(b)所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为M，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是(　　) A.周期为2t1－t0 B.半径为 C.角速度的大小为 D.加速度的大小为 例3　(多选)如图所示，赤道面内的同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度大小为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2，第一宇宙速度大小为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是(　　) A. B.＝()2 C. D. 　同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较 如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为赤道面内的地球同步卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r3。 比较 项目 近地卫星 (r1、ω1、 v1、a1) 同步卫星 (r2、ω2、 v2、a2) 赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3) 向心力 来源 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力 轨道半径 r2>r1＝r3 角速度 ω1>ω2＝ω3 线速度 v1>v2>v3 向心 加速度 a1>a2>a3 考点二　宇宙速度 三个宇宙速度 第一宇宙速度 (环绕速度) v1＝　　　　 km/s，是人造地球卫星的　　　　发射速度，这也是地球卫星的最大环绕速度 第二宇宙速度 v2＝11.2 km/s，是物体挣脱　　　　引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s，是物体挣脱　　　　引力束缚的最小发射速度 (1)试推导第一宇宙速度的两个表达式。 (2)近地卫星的运行周期大约是多长时间？ (已知地球质量为m地，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，其中R＝6.4×103 km，g＝9.8 m/s2) 例4　(八省联考·四川·2)我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新技术。已知地球和月球质量之比约为81∶1，半径之比约为4∶1。若在地球表面抛射绕地航天器，在月球表 ... ...