2019年高考物理一輪復(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)律分析備考精煉.doc

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2019年高考物理一輪復(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)律分析備考精煉方法點(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(xx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(xx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11.2 km/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)(xx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(xx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(xx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.R B.R C.R D.R6(多選)(xx廣東廣州測(cè)試一)已知地球半徑R6 390 km、自轉(zhuǎn)周期T24 h、表面重力加速度g9.8 m/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8.52102 sC衛(wèi)星運(yùn)行的最大向心加速度為4.9 m/s2D衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期至少為24 h圖47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()A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11.2 km/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：t s8.52102 s，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：ag9.8 m/s24.9 m/s2，故C正確；地球同步衛(wèi)星的周期為24 h，而該衛(wèi)星的半徑rR6.6Rr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24 h，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mv12，同理，衛(wèi)星乙的動(dòng)能為2mv22，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