宇宙航行高一物理下册同步分类专题教案(人教版2019必修第二册)

第七章 万有引力与宇宙航行

课时7.4 宇宙航行

1. 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

2. 了解人造卫星的相关知识，知道地球同步卫星的特点，通过对比“同步卫星、近地卫星、

地球赤道上物体”的运行规律，提高推理分析能力。

3. 了解我国卫星发射情况，增强民族自信，体会人类探索宇宙的成就和科学精神。

一、宇宙速度

1.牛顿的设想

把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。

2.近地卫星的速度

(1)原理:物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供物体运动所需的向心

力，所以G 2

m m r 地 =m 2

v r ，解得v

(2)结果:用地球半径R 代替近地卫星到地心的距离r ，可得v m/s=

7.9km/s 。

3.宇宙速度

二、人造地球卫星

1.动力学特点

一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的万有引力提供。

2.地球同步卫星相对于地面静止，且运动周期与地球自转周期相同的卫星，也称静止卫星。地球同步卫星具有以下特点:

(1)轨道平面一定:所有的地球同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必与赤道平面重合；

(2)绕行方向一定:和地球自转方向一致；

(3)周期一定:和地球自转周期相同，即T=24 h；

(4)高度一定:位于赤道上方高度约3.6×104km处，距地面高度固定不变。

基础过关练

题组一宇宙速度

1.(2022江苏淮安期中)下列有关宇宙速度的说法不正确的是()

A.月球探测卫星的发射速度大于第二宇宙速度

B.地球同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度

C.第一宇宙速度是使人造卫星绕地球运动所需的最小发射速度

D.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，离开地球所需的最小发射速度

2.(2022江苏淮安期中)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”，设该卫星的运

，月球的半径约为地行轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的1

81

，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则“嫦娥一号”绕月运行的最大速率约为球半径的1

4

()

A.0.4 km/s

B.1.8 km/s

C.11 km/s

D.36 km/s

3.(2022四川成都七中期中)已知地球与某未知星球的第一宇宙速度之比约为24∶7，近地卫星与绕未知星球表面飞行的卫星(运行轨道均可近似看作圆)的环绕周期之比约为3∶4，则地球与某未知星球的质量比值约为()

A.24

B.27

C.30

D.35

4.(2022山东临沂临沭期中)海王星的质量是地球的17倍，它的半径是地球的4倍，地球表面的重力加速度为g，地球的第一宇宙速度为v，则()

g

A.海王星表面的重力加速度为17

4

g

B.海王星表面的重力加速度为17

16

v

C.海王星的第一宇宙速度为17

4

v

D.海王星的第一宇宙速度为17

16

题组二人造地球卫星

5.(2022江苏常州期中)“珞珈一号”是全球首颗专业夜光遥感卫星，由武汉大学团队与相关机构共同研发制作。若某段时间内“珞珈一号”绕地球运行的轨道为椭圆，如图所示，则下列说法正确的是()

A.从近地点到远地点，“珞珈一号”的速度增大

B.“珞珈一号”在远地点的加速度大于在近地点的加速度

C.“珞珈一号”在近地点时受到地球的万有引力小于所需的向心力

D.从近地点到远地点，“珞珈一号”与地心的连线在单位时间内扫过的面积增大

6.(2022江苏苏州新草桥中学期中)2021年10月17日，“神舟十三号”载人飞船出征太空，11月7日，航天员王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员。王亚平在中国空间站“天和”核心舱中一天可以看到16次日出日落。我国的北斗同步卫星也在太空为我们提供导航通信服务。下列说法正确的是()

A.“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度

B.“天和”核心舱围绕地球运动的速度小于第一宇宙速度

C.“天和”核心舱围绕地球运动的周期是北斗同步卫星周期的1

8

D.“天和”核心舱的向心加速度比北斗同步卫星的向心加速度小

7.(2022北京十二中期中)2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：

(1)“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；

(2)火星的质量M；

(3)火星表面的重力加速度的大小g。

题组三地球同步卫星

8.(2022江苏南京田家炳中学期中)2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射了北斗系统第五十五颗导航卫星，暨北斗卫星最后一颗全球组网卫星。据了解这颗卫星属于地球同步卫星中的静止轨道卫星，对于北斗系统中已发射的地球同步卫星，下列说法正确的是()

A.它们的运行速度大小相等，且都大于7.9 km/s

B.它们的运行周期可能不同

C.它们离地心的距离可能不同

D.它们的角速度与静止在赤道上物体的角速度大小相等

9.(2022江苏无锡期中)“北斗”卫星导航定位系统由静止轨道卫星(属于同步卫星)和非静止轨道卫星组成，非静止轨道卫星中的中轨道卫星的高度约为21 500 km，同步卫星的高度约为36 000 km，下列说法中正确的是()

A.同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于第一宇宙速度

B.同步卫星的向心加速度大于中轨道卫星的向心加速度

C.中轨道卫星的角速度小于同步卫星的角速度

D.赤道上随地球自转物体的向心加速度大于同步卫星的向心加速度

10.(2022北京昌平一中期中)已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转的影响，求：

(1)地球的第一宇宙速度v；

(2)已知地球的自转周期为T，计算地球同步卫星距地面的高度h。

能力提升练

题组一赤道上物体、近地卫星、同步卫星及其他卫星间的比较

1.(2022广东广州期中)2019年12月16日，我国“一箭双星”将北斗导航系统的第52、53颗卫星送入预定轨道。北斗导航系统的某两颗卫星的圆轨道如图所示，G卫星相对地球静止，M卫星轨道半径为G卫星的2

，下列说法正确的是()

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