本章优化总结 07—人教版高中物理必修第二册课件完美版

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答案:ACD
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产生向心加速度.卫星的加速度、向心加速度相同,可由 GMr2m= ma 得到.
(2)椭圆轨道:卫星沿椭圆轨道运行时,万有引力一方面改 变卫星运行速度的方向,另一方面改变卫星运行的速度大小.由
GMr2m=ma 得到的是卫星运行的合加速度,而非卫星的向心加速 度.
5.两类运行——稳定运行和变轨运行 (1)稳定运行 卫星绕天体稳定运行时万有引力提供了卫星做圆周运动的 向心力.由GMr2m=mvr2,得 v= GrM.由此可知,轨道半径 r 越 大,卫星的速度越小.
本章优化总结
专题一 天体运动规律方法总结 应用万有引力定律研究天体运动问题是高中物理的重要内 容和高考热点,在分析天体运动问题时,要注意模型构建思想的 应用. 1.建立质点模型:天体有自然天体(如地球、月亮)和人造 天体(如宇宙飞船、人造卫星)两种,无论是哪种天体,不管它的 体积有多大,在分析天体问题时,应把研究对象看作质点.人造 天体直接看作一个质点,自然天体看作是位于球心位置的一个质 点.
解析:双黑洞绕连线上的某点做圆周运动的周期相等,角速
度也相等,选项 A 错误;双黑洞做圆周运动的向心力由它们之 间的万有引力提供,向心力大小相等,设双黑洞间的距离为 L,
由 GML1M2 2=M1r1ω2=M2r2ω2,得双黑洞的轨道半径之比 r1:r2= M2:M1,选项 B 正确;双黑洞的线速度之比 v1:v2=r1:r2=M 2:M1,选项 C 错误;双黑洞的向心加速度之比为 a1:a2=r1:r 2=M2:M1,选项 D 错误.
1,C 正确;D.由 v= GRM,则 v1:v2=4:1,D 正确,故选 ACD. 答案:ACD
2.(多选)已知地球半径为 R,质量为 M,自转角速度为 ω, 引力常量为 G,地球同步卫星距地面高度为 h,则( )
A.地面赤道上物体随地球自转运动的线速度为 ωR B.地球同步卫星的运行速度为 ωh
(2)利用万有引力提供向心力. 即 GMr2m=ma,a=vr2=ω2r=ωv=4Tπ22r. 注意:向心加速度的几种表达形式,要根据具体问题,把这
几种表达式代入公式,讨论相关问题.
1.(多选)两个行星各有一个卫星绕其表面运行,已知两个 卫星的周期之比为 1:2,两行星半径之比为 2:1,则下列选项 正确的是( )
答案:B
GrM=
G4RM=12×8 km/s=4
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3.(多选)如图所示,“神舟十号”与“天宫一号” 交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、 对接段、组合体飞行段和分离撤离段.则下列说法正 确的是( )
星发射速度
7.9 km/s 11.2 km/s 16.7 km/s
不同卫星发 射要求决定
3.两种周期——自转周期和公转周期 (1)自转周期:是天体绕自身某轴线转动一周所用的时间, 取决于天体自身转动的快慢.
(2)公转周期:是天体绕中心天体做圆周运动一周的时间, 由GMr2m=m2Tπ2r 得 T=2π GrM3 ,取决于中心天体的质量和运 行天体到中心天体的距离,与运行天体自身质量无关.
(3)联系:一般情况下天体的自转周期和公转周期是不等的, 如地球自转周期为 24 小时,公转周期为 365 天.它们之间没有 直接联系,但同步卫星的运行周期等于中心天体的自转周期,如
地球同步卫星 T 公=T 自=24 h,在应用中要注意区别.
4.两种轨道——圆形轨道和椭圆轨道 (1)圆形轨道:卫星沿圆形轨道运行时,万有引力全部用来
运行时的速度都小于第一宇宙速度,选项 A 错误;美国发射的 “凤凰号”火星探测卫星,仍在太阳系内,所以其发射速度小于 第三宇宙速度,选项 B 错误;第二宇宙速度是在地面附近使物 体挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造行星的最小发射速度,选 项 C 正确.
答案:CD
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动.
1.[2019·重庆市巴蜀中学检测](多选)下列关于三种宇宙速度 的说法正确的是( )
A.第一宇宙速度 v1=7.9 km/s,第二宇宙速度 v2=11.2 k m/s,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于 v1, 小于 v2
B.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星,其发射速度大于 第三宇宙速度
答案源自文库B
专题二 人造地球卫星 1.两个半径——天体半径和卫星轨道半径 (1)天体半径:在中学物理中通常把天体看成一个球体,天 体半径就是球的半径,反映了天体的大小. (2)卫星的轨道半径:是天体的卫星绕天体做圆周运动的圆 的半径. (3)关系:一般情况下,天体卫星的轨道半径总大于该天体 的半径.当卫星贴近天体表面运动时,可近似认为轨道半径等于 天体半径.
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解析:由万有引力提供向心力有GMr2m=mω2r,即 r= 3 GωM2 , 同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度相同, 易知同步卫星的高度确定,又由 v=ωr 知速率也确定,A 正确, B 错误;由GMr2m=mr4Tπ22即 T=2π GrM3 知第一颗人造地球卫星 高度比同步通信卫星的低,C 正确;由GMr2m=mvr2即 v= GrM知 同步通信卫星的速率比第一颗人造地球卫星的速率小,D 正确.
(2)变轨运行 ①制动变轨:卫星的速率变小时,使得万有引力大于所需向 心力,即 GMr2m>mvr2,卫星做向心运动,轨道半径将变小,所以 要使卫星的轨道半径变小,需开动反冲发动机使卫星做减速运
动.
②加速变轨:卫星的速率增大时,使得万有引力小于所需向 心力,即 GMr2m<mvr2,卫星做离心运动,轨道半径将变大,所以 要使卫星的轨道半径变大,需开动反冲发动机使卫星做加速运
A.两行星密度之比为 4:1 B.两行星质量之比为 16:1 C.两行星表面处重力加速度之比为 8:1 D.两卫星的速率之比为 4:1
解析:A.由 ρ=G3Tπ2,则 ρ1:ρ2=4:1,A 正确;B.由 M=ρ·43 πR3,则 M1:M2=32:1,B 错误;C.由 GM=gR2,则 g1:g2=8:
C.地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度为
GM R
D.地球近地卫星做匀速圆周运动的周期大于2ωπ
解析:因地球的自转角速度为 ω,故地球赤道上物体随地球 自转运动的线速度 v=ωR,选项 A 正确;同步卫星的运行角速 度等于地球的自转角速度 ω,故同步卫星的运行线速度 v=ω(R +h),选项 B 错误;根据万有引力定律可得:GRM2m=mvR′2,可
得:地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度 v′= GRM,选项 C 正确,地球同步卫星的周期 T=2ωπ,由开普勒第三定律可得: R+T2h3=TR′3 2,可知:T>T′,选项 D 错误.
答案:AC
3.科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星 系中,发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞
系统,如图所示.这也是天文学家首次在正常星系
答案:BC
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4.[2019·海南师大附中期中考试](多选)下列关于同步通信卫 星的说法正确的是( )
A.各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的 B.同步通信卫星的角速度虽已被确定,但高度和速率可以 选择,高度增加,速率增大,高度降低,速率减小,仍同步 C.我国发射第一颗人造地球卫星的周期是 114 min,比同 步通信卫星的周期短,所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步 通信卫星的低 D.同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造卫星的速 率小
2.已知某天体的第一宇宙速度为 8 km/s,则高度为该天体
半径的 3 倍轨道上宇宙飞船的运行速度为( )
A.2 2 km/s
B.4 km/s
C.4 2 km/s
D.2 km/s
解析:由 GMr2m=mvr2得线速度为 v= GrM,第一宇宙速度
v= GRM,故飞船的速度 v′= km/s,B 正确.
4.抓住两条思路:天体问题实际上是万有引力定律、牛顿 第二定律、匀速圆周运动规律的综合应用,解决问题的基本思路 有两条:
(1)利用在中心天体表面或附近,万有引力近似等于重力即 G
MRm2 =mg0(g0 表示天体表面的重力加速度). 注意:在研究卫星的问题中,若已知中心天体表面的重力加
速度 g0 时,常运用 GM=g0R2 作为桥梁,把“地上”和“天上” 联系起来.由于这种代换的作用巨大,此式通常称为黄金代换式.
C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束 缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D.第一宇宙速度(7.9 km/s)是人造地球卫星绕地球做圆周运 动的最大运行速度
解析:根据 v= GrM可知,卫星的轨道半径 r 越大,即距 离地面越远,卫星的环绕速度越小,7.9 km/s 是人造地球卫星绕 地球做圆周运动的最大运行速度,选项 D 正确;实际上,由于 人造卫星的轨道半径都大于地球半径,故卫星绕地球在圆轨道上
中发现超大质量双黑洞.这对验证宇宙学与星系演
化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意
义.若图中双黑洞的质量分别为 M1 和 M2,它们以两者连线上的某一 点为圆心做匀速圆周运动.根据所学知识,下列选项正确的是( )
A.双黑洞的角速度之比 ω1:ω2=M2:M1 B.双黑洞的轨道半径之比 r1:r2=M2:M1 C.双黑洞的线速度之比 v1:v2=M1:M2 D.双黑洞的向心加速度之比 a1:a2=M1:M2
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解析:在远距离导引段,“神舟十号”位于“天宫一号”的 后下方的低轨道上飞行,通过适当加速,“神舟十号”向高处跃 升,并追上“天宫一号”与之完成对接.A 错误,B 正确;“神 舟十号”与“天宫一号”组合体在地球上空数百公里的轨道上运 动,线速度小于第一宇宙速度 7.9 km/s,C 正确;分离后,“天 宫一号”上升至较高轨道上运动,线速度变小,D 错误.
2.三种速度——运行速度、发射速度和宇宙速度
三种速度的比较,见下表:
比较 项
概念
大小
影响因素
运行 速度
卫星绕中心天 体做匀速圆周
运动的速度
v=
GM r
轨道半径 r 越大,v 越

卫星的发射
发射 速度
在地面上发射 卫星的速度
大于或等于 7.9
km/s
高度越高, 发射速度越

宇宙 速度
实现某种效果 所需的最小卫
A.在远距离导引段,“神舟十号”应在距“天宫 一号”目标飞行器前下方某处
B.在远距离导引段,“神舟十号”应在距“天宫一号”目标飞行 器后下方某处
C.在组合体飞行段,“神舟十号”与“天宫一号”绕地球做匀速 圆周运动的速度小于 7.9 km/s
D.分离后,“天宫一号”变轨升高至较高飞行轨道运行时,其速 度比在交会对接轨道时大
2.建立匀速圆周运动模型:行星与卫星的绕行轨道大都是椭圆, 但用圆周运动知识处理近似圆的椭圆轨道问题,误差不大并且方便解 决,因此天体的运动就抽象为质点之间相互绕转的匀速圆周运动.
3.常见的匀速圆周运动三种绕行模型: (1)核星模型:这种天体运动模型中,一般由运行天体绕中心天体 (视为静止)做匀速圆周运动,即为常规性运动模型. (2)双星模型:在天体模型中,将两颗彼此距离较近的星体称为双 星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕两星体连线上某点做周期 相同的匀速圆周运动. (3)三星模型:宇宙中存在一些离其他恒星较远的三颗星组成的相 对稳定的系统,三颗星可能构成稳定的正三角形,也可能在同一直线 上.
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