四川省某重點中學(xué)2020屆高考物理 考點精講14 對人造衛(wèi)星有關(guān)物理量的考查

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1、考點14　對人造衛(wèi)星有關(guān)物理量的考查 例　如圖1所示，在同一軌道平面上的三個人造地球衛(wèi)星 A、B、C在某一時刻恰好在同一直線上，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．根據(jù)v＝，可知vAFB>FC C．衛(wèi)星的向心加速度aA>aB>aC D．衛(wèi)星運動一周后，A先回到原地點 審題突破　由萬有引力定律比較萬有引力的大小．根據(jù)v＝、a＝、T＝比較三顆衛(wèi)星的速度大小、向心加速度的大小、周期的大小，分析哪顆衛(wèi)星先回到原點． 解析　公式v＝只適用于地面附近衛(wèi)星(或飛行物)，如果距離地面很遠，其重力加速度改變，公式不再適用，A錯誤；根據(jù)萬有引力

2、定律F＝G，可知當衛(wèi)星質(zhì)量不知時，萬有引力不確定，B錯誤；根據(jù)a＝G，衛(wèi)星的向心加速度aA>aB>aC，C正確；根據(jù)T＝2π，A周期短，衛(wèi)星運動一周后，A先回到原地點，D正確． 答案　CD 2．如圖2所示，A是放在地球赤道上的一個物體，正在隨地球一起轉(zhuǎn)動．B是赤道上方一顆近地衛(wèi)星．A和B的質(zhì)量相等，忽略B的軌道高度，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．A和B做圓周運動的向心加速度相等 B．A和B受到的地球的萬有引力相等 C．A做圓周運動的線速度比B大 D．B做圓周運動的周期比A長 答案　B 解析　A和B受到的地球的萬有引力相等，選項B正確；對赤道上的物體來說：F引－N

3、＝ma1，對近地衛(wèi)星來說： F引＝ma2，所以B的向心加速度大于A，選項A錯誤；由a＝可知，B的線速度大于A，選項C錯誤；由T＝可知，B做圓周運動的周期比A短，選項D錯誤． 3．火星表面特征非常接近地球，可能適合人類居住.2020年，我國志愿者王躍參與了在俄羅斯進行的“模擬登火星”實驗活動．已知火星半徑是地球半徑的，質(zhì)量是地球質(zhì)量的，自轉(zhuǎn)周期也基本相同．地球表面重力加速度是g，若王躍在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自轉(zhuǎn)影響的條件下，下述分析正確的是(　　) A．王躍在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的倍 B．火星表面的重力加速度是 C．火星的第一宇宙速度是地球第一

4、宇宙速度的倍 D．王躍在火星上向上跳起的最大高度是 答案　C 解析　根據(jù)G＝mg可知，mg火＝mg，A錯誤；火星表面的重力加速度g火＝g，B錯誤；根據(jù)mg＝可得v＝，可以求出火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍，C正確；根據(jù)mgh＝mv2，若起跳速度相同時，若在地球上跳起的最大高度為h，則在火星上向上跳起的最大高度是，D錯誤． 4．如果把水星和金星繞太陽的軌道視為圓周，如圖4所示，從水星與金星在一條直線上開始計時，若測得在相同時間內(nèi)水星、金星轉(zhuǎn)過的角度分別為θ1、θ2(均為銳角)，則由此條件可求得水星和金星(　　) 圖4 A．質(zhì)量之比 B．繞太陽的動能之比 C．到太陽的

5、距離之比 D．受到的太陽引力之比 答案　C 解析　水星和金星作為環(huán)繞體，無法求出質(zhì)量之比，故A錯誤．由于不知道水星和金星的質(zhì)量關(guān)系，故不能計算它們繞太陽的動能之比，故B錯誤．相同時間內(nèi)水星轉(zhuǎn)過的角度為θ1，金星轉(zhuǎn)過的角度為θ2，可知道它們的角速度之比，根據(jù)萬有引力提供向心力：＝mrω2，解得r＝ ，知道了角速度之比，就可求出軌道半徑之比，即到太陽的距離之比，故C正確．由于不知道水星和金星的質(zhì)量關(guān)系，故不能計算它們受到的太陽引力之比，故D錯誤． 1．人造衛(wèi)星做勻速圓周運動時所受萬有引力完全提供其所需向心力，即G＝m＝mrω2＝mr，由此可以得出v＝，ω＝，T＝2π. 2．同步衛(wèi)星

6、指相對地面靜止的衛(wèi)星，其只能定點于赤道上空，離地面的高度是一定值，其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期． 3．衛(wèi)星運行的向心加速度就是引力加速度，由G＝mg′可知g′＝G＝G，其大小隨h的增大而減?。? 強化練習(xí) 1．有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動，b處于地面附近近地軌道上正常運動，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24 h，所有衛(wèi)星均視為勻速圓周運動，各衛(wèi)星排列位置如圖2所示，則有(　　) 圖2 A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度g B．c在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是 C．b在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長 D．d的運動周期有可能是23 h

7、 答案　C 解析　地球表面隨地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，萬有引力近似等于重力，則a的向心加速度遠小于g，A錯誤；c為同步衛(wèi)星，運動周期為24 h，則4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過角度為，B錯誤；b、c、d三個衛(wèi)星中，b線速度最大，相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長，C正確；d運動周期比c大，大于24 h，D錯誤． 2．已知近地衛(wèi)星線速度大小為v1、向心加速度大小為a1，地球同步衛(wèi)星線速度大小為v2、向心加速度大小為a2.設(shè)近地衛(wèi)星距地面高度不計，同步衛(wèi)星距地面高度約為地球半徑的6倍．則以下結(jié)論正確的是(　　) A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 答案　B 解析　設(shè)地球半徑為R，對于近地衛(wèi)星有G＝m＝ma1得v1＝，a1

8、＝，設(shè)同步衛(wèi)星距地面高度為h，對于同步衛(wèi)星有G＝m＝ma2，又h＝6R，v2＝，a2＝，可得：＝，＝，所以B正確，A、C、D錯誤． 3．埃隆·馬斯克首次對媒體透露了在火星建立社區(qū)的“火星移民”計劃．假設(shè)火星移民通過一代又一代堅韌不拔的努力，不僅完成了“立足”火星的基本任務(wù)，而且還掌握了探測太空的完整技術(shù)．已知火星半徑是地球半徑的，火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的，在地球上發(fā)射人造地球衛(wèi)星時的最小發(fā)射速度為v，則火星人在火星上發(fā)射人造火星衛(wèi)星時的最小發(fā)射速度為(　　) A.v B.v C.v D．v 答案　B 解析　在星球上發(fā)射人造衛(wèi)星時，當衛(wèi)星軌道半徑近似等于該星球半徑時，發(fā)射速度最?。O(shè)火

9、星人在火星上發(fā)射人造火星衛(wèi)星時的最小發(fā)射速度為v火，則由萬有引力定律和牛頓第二定律得：G＝m，解得：v火＝，同理得：v＝，又R火＝R地，M火＝M地，以上各式聯(lián)立解得：v火＝v，故選B. 4． 2020年3月8日馬來西亞航空公司從吉隆坡飛往北京的航班MH370失聯(lián)，MH370失聯(lián)后多個國家積極投入搜救行動，在搜救過程中衛(wèi)星發(fā)揮了巨大的作用．其中我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)均參與搜救工作．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)包含5顆地球同步衛(wèi)星，而GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由運行周期為12小時的圓軌道衛(wèi)星群組成，則下列說法正確的是(　　) A．發(fā)射人造地球衛(wèi)星時，發(fā)射速度只要大于7.9 km/s就可以 B．衛(wèi)星向地

10、面上同一物體拍照時GPS衛(wèi)星拍攝視角小于北斗同步衛(wèi)星拍攝視角 C．北斗同步衛(wèi)星的機械能一定大于GPS衛(wèi)星的機械能 D．北斗同步衛(wèi)星的線速度與GPS衛(wèi)星的線速度之比為 答案　D 解析　7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，不同的衛(wèi)星發(fā)射速度不同，故A錯誤；北斗導(dǎo)航系統(tǒng)包含5顆地球同步衛(wèi)星，而GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由運行周期為12小時的圓軌道衛(wèi)星群組成，所以衛(wèi)星向地面上同一物體拍照時GPS衛(wèi)星拍攝視角大于北斗同步衛(wèi)星拍攝視角，故B錯誤；由于衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系不清楚，所以無法比較機械能的大小關(guān)系，故C錯誤；GPS由運行周期為12小時的衛(wèi)星群組成，同步衛(wèi)星的周期是24小時，所以北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的同步衛(wèi)星和GPS導(dǎo)航衛(wèi)星的周期之比為T1∶T2＝2∶1.根據(jù)萬有引力提供向心力得r＝，所以北斗同步衛(wèi)星的軌道半徑與GPS衛(wèi)星的軌道半徑之比是∶1，根據(jù)v＝得北斗同步衛(wèi)星的線速度與GPS衛(wèi)星的線速度之比為，故D正確．