20xx滬科版高中物理必修二54飛出地球去一word學(xué)案(編輯修改稿)
2024-12-25 07:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 軌道平面均在赤道平面內(nèi) ． 2． 定周期 ： 運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同 ， T＝ 24 h. 3． 定高度 (半徑 )： 離地面高度為 36 000 km. 4． 定速率 ： 運(yùn)行速率為 103 m/s. 一、宇宙速度的理解 例 1 我國(guó)發(fā)射了一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星 “ 嫦娥一號(hào) ” ． 設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的 ， 且貼近月球表面 ． 已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的 181， 月球的半徑約為地球半徑的 14， 地球上的第一宇宙速度約為 km/s， 則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速率約為 ( ) A． km/s B． km/s C． 11 km/s D. 36 km/s 解析 星球的第一宇宙速度即為圍繞星球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為該星球半徑時(shí)的環(huán)繞 速 度，由萬(wàn)有引力提供向心力即可得出這一最大環(huán)繞速度 ． 衛(wèi)星所需的向心力由萬(wàn)有引力提供， GMmr2 ＝ mv2r，得 v＝ GMr ，又由M月M地 ＝18r月r地 ＝14，故月球和地球上第一宇宙速度之比v月v地 ＝29，故 v 月 ＝ 29 km/s≈ km/s，因此 B項(xiàng)正確 ． 答案 B 例 2 某人在一 星球上以速率 v 豎直上拋一物體 ， 經(jīng)時(shí)間 t 后 ， 物體以速率 v落回手中 ． 已知該星球的半徑為 R， 求該星球上的第一宇宙速度的大小 ． 解析 根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得，該星球表面的重力加速度為 g＝ 2vt ，該星球的第一宇宙速度，即為衛(wèi)星在其表面附近繞它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，該星球?qū)πl(wèi)星的引力 (重力 )提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則 mg＝ mv 21R ，該星球表面的第一宇宙速度為 v1＝ gR＝ 2vRt . 答案 2vRt 二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 例 3 如圖 3 所示 ， a、 b、 c是地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造衛(wèi)星 ， a 和 b 的質(zhì)量相等 ， 且小于 c 的質(zhì)量 ， 則 ( ) 圖 3 A． b 所需向心力最小 B． b、 c 的周期相等且大于 a 的周期 C． b、 c 的向心加速度大小相等 ， 且大于 a 的向心加速度 D． b、 c 的線速度大小相等 ， 且小于 a 的線速度 解析 因衛(wèi)星運(yùn)行的向心力就是它們所受的萬(wàn)有引力，而 b所受的引力最小，故 A正確 ． 由GMmr2 ＝ ma，得 a＝ GMr2 ，即衛(wèi)星的向心加速度大小 與軌道半徑的平方成反比，所以 b、 c的向心加速度大小相等且小于 a的向心加速度， C錯(cuò)誤 ． 由 GMmr2 ＝ m4π2T2 r，得 T＝ 2π r3
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