20xx版高考物理人教版一輪學(xué)案：44-萬有引力定律及其應(yīng)用-【含答案】(編輯修改稿)
2025-04-05 05:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 木星的一些信息，到木星之前做一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)航天器與木星表面相對(duì)靜止時(shí)，航天員對(duì)木星表面發(fā)射一束激光，經(jīng)過時(shí)間t，收到激光傳回的信號(hào)，測(cè)得相鄰兩次看到日出的時(shí)間間隔是T，測(cè)得航天員所在航天器的速度為v，已知引力常量G，激光的速度為c，則( AD )A．木星的質(zhì)量M＝B．木星的質(zhì)量M＝C．木星的密度ρ＝D．木星的密度ρ＝[解析] 由題意知，航天器到木星表面的距離h＝，航天器繞木星運(yùn)動(dòng)的周期為T，根據(jù)v＝可得，航天器的軌道半徑r＝，根據(jù)萬有引力提供向心力，有＝，得M＝，故A正確，B錯(cuò)誤；木星的半徑R＝r－h(huán)＝－，所以木星的密度ρ＝＝＝，故C錯(cuò)誤，D正確?？键c(diǎn)二 人造衛(wèi)星問題1．人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)一種模型：無論自然天體(如地球、月亮)還是人造天體(如宇宙飛船、人造衛(wèi)星)都可以看作質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(2)兩條思路①萬有引力提供向心力，即G＝ma。②天體對(duì)其表面的物體的萬有引力近似等于重力，即＝mg或gR2＝GM(R、g分別是天體的半徑、表面重力加速度)，公式gR2＝GM應(yīng)用廣泛，稱“黃金代換”。(3)四個(gè)關(guān)系：人造衛(wèi)星的加速度、線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。＝ 越高越慢2．地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)(1)軌道平面一定：軌道平面和赤道平面重合。(2)周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h＝86 400 s。(3)角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。(4)高度一定：據(jù)G＝mr得r＝＝104 km，衛(wèi)星離地面高度h＝r－R≈6R(為恒量)。(5)繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。3．極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。(2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑， km/s。(3)兩種衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心。例2 如圖所示，A為近地氣象衛(wèi)星，B為遠(yuǎn)地通訊衛(wèi)星，假設(shè)它們都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球半徑為R，衛(wèi)星A距地面高度可忽略不計(jì)，衛(wèi)星B距地面高度為h，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力。則下列說法正確的是( D )A．若兩衛(wèi)星質(zhì)量相等，發(fā)射衛(wèi)星B需要的能量少B．衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行周期之比為C．衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行的加速度大小之比為D．衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行速度大小之比為[解析] 若兩衛(wèi)星質(zhì)量相等，圓軌道半徑越大，衛(wèi)星所具有的機(jī)械能越大，所以發(fā)射衛(wèi)星B需要的能量大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律可知，所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行周期之比為，故B錯(cuò)誤；由＝ma，則a＝，所以衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行的加速度大小之比為，故C錯(cuò)誤；由＝，得v＝，衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運(yùn)行速度大小之比為，所以D正確?！沧兪接?xùn)練2〕(2020北京西城一模)2019年11月5日，我國(guó)成功發(fā)射了“北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的第3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星?！氨倍啡?hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”由靜止地球同步軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星、中圓地球軌道衛(wèi)星組成?！巴杰壍馈毙l(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，衛(wèi)星運(yùn)行軌道面與地球赤道面的夾角叫作軌道傾角。根據(jù)軌道傾角的不同，可將“同步軌道”分為靜止軌道(傾角為零)、傾斜軌道(傾角不為零)和極地軌道。根據(jù)以上信息，下列說法中正確的是( D )A．傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的高度大于靜止地球同步軌道衛(wèi)星的高度B．傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的線速度小于靜止地球同步軌道衛(wèi)星的線速度C．可以發(fā)射一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，靜止在北京上空D．可以發(fā)射一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，每天同一時(shí)間經(jīng)過北京上空[解析] 傾斜地球同步軌道衛(wèi)星與靜止地球同步軌道衛(wèi)星具有相同的周期(24 h)，則由G＝m2r可知，兩種衛(wèi)星的軌道半徑相等，即傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的高度等于靜止地球同步軌道衛(wèi)星的高度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；兩種衛(wèi)星具有相同的周期和角速度，運(yùn)轉(zhuǎn)半徑相同，則根據(jù)v＝ωr可知，兩種衛(wèi)星具有相同的線速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；靜止地球同步軌道衛(wèi)星相對(duì)于地球靜止，軌道所在平面必須與地球赤道面共面，由于傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的軌道為傾斜軌道，因此不能與地球保持相對(duì)靜止，但因?yàn)橹芷诳倿?4 h，則可以每天同一時(shí)間經(jīng)過北京上空，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選D。〔變式訓(xùn)練3〕(2021湖南衡
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