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2019高考物理一輪復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天微專題34人造衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律分析加練半小時(shí)粵教版.docx

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2019高考物理一輪復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天微專題34人造衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律分析加練半小時(shí)粵教版.docx

微專題34 人造衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律分析方法點(diǎn)撥(1)由v得出的速度是衛(wèi)星在圓形軌道上運(yùn)行時(shí)的速度,而發(fā)射航天器的發(fā)射速度要符合三個(gè)宇宙速度(2)做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供,并指向它們軌道的圓心地心(3)在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體不是衛(wèi)星,它隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力由萬有引力和地面支持力的合力提供1(2017江西鷹潭一模)我國(guó)首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星于2016年8月16日1點(diǎn)40分成功發(fā)射量子衛(wèi)星成功運(yùn)行后,我國(guó)將在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面,如圖1所示已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍,同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍,圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn),由此可知()圖1A同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為B同步衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為C量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為D量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為2(2017山東日照一模)2016年11月22日,我國(guó)成功發(fā)射了天鏈一號(hào)04星天鏈一號(hào)04星是我國(guó)發(fā)射的第4顆地球同步衛(wèi)星,它與天鏈一號(hào)02星、03星實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)運(yùn)行,為我國(guó)神舟飛船、空間實(shí)驗(yàn)室天宮二號(hào)提供數(shù)據(jù)中繼與測(cè)控服務(wù)如圖2所示,1是天宮二號(hào)繞地球穩(wěn)定運(yùn)行的軌道,2是天鏈一號(hào)繞地球穩(wěn)定運(yùn)行的軌道下列說法正確的是()圖2A天鏈一號(hào)04星的最小發(fā)射速度是11.2km/sB天鏈一號(hào)04星的運(yùn)行速度小于天宮二號(hào)的運(yùn)行速度C為了便于測(cè)控,天鏈一號(hào)04星相對(duì)于地面靜止于北京飛控中心的正上方D由于技術(shù)進(jìn)步,天鏈一號(hào)04星的運(yùn)行速度可能大于天鏈一號(hào)02星的運(yùn)行速度3(多選)(2017黑龍江大慶一模)如圖3所示,a為放在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體,b為處于地面附近近地軌道上的衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測(cè)衛(wèi)星,若a、b、c、d的質(zhì)量相同,地球表面附近的重力加速度為g.則下列說法正確的是()圖3Aa和b的向心加速度都等于重力加速度gBb的角速度最大Cc距離地面的高度不是一確定值Dd是三顆衛(wèi)星中動(dòng)能最小,機(jī)械能最大的4(2017福建漳州聯(lián)考)同步衛(wèi)星離地面距離為h,運(yùn)行速率為v1,加速度為a1,地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球半徑為R.則()A.B.C.D.5(2018安徽省“皖南八?!钡诙温?lián)考)一顆在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)行的人造衛(wèi)星,其軌道半徑上對(duì)應(yīng)的重力加速度為地球表面重力加速度的四分之一,則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀測(cè)到地面赤道最大弧長(zhǎng)為(已知地球半徑為R)()A.RB.RC.RD.R6(多選)(2017廣東廣州測(cè)試一)已知地球半徑R6390km、自轉(zhuǎn)周期T24h、表面重力加速度g9.8m/s2,電磁波在空氣中的傳播速度c3108 m/s,不考慮大氣層對(duì)電磁波的影響要利用同一軌道上數(shù)量最少的衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)將電磁波信號(hào)由地球赤道圓直徑的一端傳播到該直徑的另一端的目的,則()A需要的衛(wèi)星數(shù)量最少為2顆B信號(hào)傳播的時(shí)間至少為8.52102sC衛(wèi)星運(yùn)行的最大向心加速度為4.9m/s2D衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期至少為24h7如圖4所示,質(zhì)量分別為m和2m的甲、乙兩顆衛(wèi)星以相等的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),不考慮其他天體的影響,則兩顆衛(wèi)星()圖4A所受的萬有引力大小之比為12B運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小之比為12C動(dòng)能之比為12D運(yùn)動(dòng)的角速度大小之比為12答案精析1D根據(jù)Gmr,得T,由題意知r量mR,r同nR,所以,故A錯(cuò)誤;P為地球赤道上一點(diǎn),P點(diǎn)角速度等于同步衛(wèi)星的角速度,根據(jù)vr,所以有,故B錯(cuò)誤;根據(jù)Gm,得v,所以,故C錯(cuò)誤;v同nvP,得,故D正確2B由于第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大速度,同時(shí)又是最小的發(fā)射速度,可知衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度7.9 km/s.若衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第二宇宙速度11.2km/s,則衛(wèi)星會(huì)脫離地球束縛,所以衛(wèi)星的發(fā)射速度要介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間,故A錯(cuò)誤;由萬有引力提供向心力得:可得:v,可知軌道半徑比較大的天鏈一號(hào)04星的運(yùn)行速度小于天宮二號(hào)的運(yùn)行速度,故B正確;天鏈一號(hào)04星位于赤道正上方,不可能位于北京飛控中心的正上方,故C錯(cuò)誤;根據(jù)題意,天鏈一號(hào)04星與天鏈一號(hào)02星,軌道半徑相同,所以天鏈一號(hào)04星與天鏈一號(hào)02星具有相同的速度,故D錯(cuò)誤3BD地球同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,角速度相同,則知a與c的角速度相同,根據(jù)a2r知,c的向心加速度大于a的向心加速度由牛頓第二定律得:Gma,解得:a,衛(wèi)星的軌道半徑越大,向心加速度越小,則同步衛(wèi)星c的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度約為g,故知a的向心加速度小于重力加速度g,故A錯(cuò)誤;萬有引力提供向心力,由牛頓第二定律得:Gm2r,解得:,由于rbrcrd,則bcd,a與c的角速度相等,則b的角速度最大,故B正確;c是同步衛(wèi)星,同步衛(wèi)星相對(duì)地面靜止,c的軌道半徑是一定的,c距離地面的高度是一確定值,故C錯(cuò)誤;衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng),萬有引力提供向心力,由牛頓第二定律得:Gm,衛(wèi)星的動(dòng)能:Ek,三顆衛(wèi)星中d的軌道半徑最大,則d的動(dòng)能最小,若要使衛(wèi)星的軌道半徑增大,必須對(duì)其做功,則d的機(jī)械能最大,故D正確4D因?yàn)榈厍蛲叫l(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期,所以地球同步衛(wèi)星與地球赤道上物體的角速度相等,根據(jù)a2r得:,B、C錯(cuò)誤;根據(jù)萬有引力提供向心力有Gm,解得v,則:,A錯(cuò)誤,D正確5A6ABC由幾何關(guān)系可知,過圓的直徑兩端的切線是平行的,所以1顆衛(wèi)星不可能完成將電磁波信號(hào)由地球赤道圓直徑的一端傳播到該直徑的另一端的目的,但兩顆或兩顆以上的衛(wèi)星接力傳播可以實(shí)現(xiàn),所以需要的衛(wèi)星的最小數(shù)目為2顆,故A正確;使用2顆衛(wèi)星傳播時(shí),可能有兩種情況,如圖所示通過圖中的比較可知,軌道上有三顆衛(wèi)星時(shí),將電磁波信號(hào)由地球赤道圓直徑的一端傳播到該直徑的另一端的路程更長(zhǎng),則軌道上有三顆衛(wèi)星時(shí),將電磁波信號(hào)由地球赤道圓直徑的一端傳播到該直徑的另一端所需的時(shí)間長(zhǎng)由幾何關(guān)系可知,在圖乙中,信號(hào)由A12B的路程的長(zhǎng)度為4R,則信號(hào)傳播的時(shí)間:ts8.52102s,故B正確;由圖乙可知,該衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的軌道半徑:rR,衛(wèi)星的向心加速度:a,而地球表面的重力加速度:g,所以:ag9.8m/s24.9 m/s2,故C正確;地球同步衛(wèi)星的周期為24h,而該衛(wèi)星的半徑rR<6.6Rr同步,由T2可知軌道半徑越小,運(yùn)行周期越小,故該衛(wèi)星的運(yùn)行周期小于24h,故D錯(cuò)誤7B由萬有引力定律,衛(wèi)星甲所受的萬有引力F甲G,衛(wèi)星乙所受的萬有引力F乙G4G,即它們所受的萬有引力大小之比為14,A錯(cuò)誤;由Gma甲,4G2ma乙,可知它們運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小之比為12,B正確;由Gm可知,衛(wèi)星甲的動(dòng)能為mv,同理,衛(wèi)星乙的動(dòng)能為2mv,動(dòng)能之比為14,C錯(cuò)誤;由vr可知,它們運(yùn)動(dòng)的角速度大小之比為12v1v21,D錯(cuò)誤

注意事項(xiàng)

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