2024版高考物理一轮复习教材基础练第五章万有引力定律第2讲人造卫星与宇宙航行教学课件

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知识点29　宇宙速度　卫星运行参量的分析
1. 我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%,半径约为地球半径的50%,下列说法正确的是A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
3. 2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,载人飞行任务取得圆满成功。下列关于神舟十三号飞船及天和核心舱的相关说法正确的是A.神舟十三号的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.天和核心舱绕地球做圆周运动的运行速度大于7.9 km/sC.天和核心舱的加速度大于地球两极表面的重力加速度D.宇航员站在天和核心舱地板上时对地板的压力为零
5. [多选]羲和号是我国发射的首颗太阳探测科学技术试验卫星,用于实现太阳Hα波段光谱成像的空间探测,该卫星轨道为圆轨道,通过地球南、北两极上方,离地高度约为517 km。如图所示,a为羲和号,b为地球同步卫星,c为赤道上随地球一起转动的物体。已知地球半径约为6 400 km,下列说法正确的是A.a的发射速度大于第二宇宙速度B.a、b、c的线速度大小关系为vc>va>vbC.a的向心加速度大于c的向心加速度D.a的运行周期小于24 h
7. 神舟十三号载人飞船的3名航天员翟志刚、王亚平、叶光富完成了为期6个月的中国天宫空间站之旅。若空间站组合体做匀速圆周运动的轨道半径为r,地球质量为M,引力常量为G。(1)求天宫空间站运动的加速度大小a;(2)求天宫空间站运动的速度大小v;(3)通过某小程序可以查询到中国空间站过境运行轨迹,经查询从2021年11月2日17:51:08到2021年11月3日18:03:40,这段时间内空间站绕地球共转过16圈。求空间站中的航天员在24 h内看到几次日出,并简要说明理由。
知识点30　双星、多星模型
2. [多选]宇宙中,两颗只受到彼此之间的万有引力作用的恒星相互绕转,被称为双星系统。设某双星系统的恒星A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示。若AO>OB,则A.A的质量一定大于B的质量B.A的线速度一定大于B的线速度C.双星间距离一定,双星的质量之和越大,其转动周期越大D.双星的质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大
3. 宇宙中稳定的三星系统存在两种基本形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一轨道上做同周期的匀速圆周运动,如图甲所示;另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿等边三角形的外接圆做同周期的匀速圆周运动,如图乙所示。假设甲、乙两图中每颗星的质量均为m,甲图中圆轨道的半径为R,乙图中三角形边长为L,引力常量为G。(1)求甲图中圆轨道上的两颗星运动的周期T1及乙图中三颗星运动的周期T2;(2)若要求甲、乙两图中轨道上的星体运行周期相等,求甲图中半径R与乙图中三角形边长L之比。
知识点31　卫星变轨问题
1. [多选]如图,2022年1月22日到26日,位于同步轨道的中国“实践21号”卫星将一颗位于同步轨道的失效的“北斗2号”卫星拖拽至距地面更远的“墓地轨道”(可视为圆轨道),此后“实践21号”又回归同步轨道,这标志着中国能够真正意义上实现“太空垃圾清理”。下列说法正确的是A.“实践21号”拖拽“北斗2号”离开同步轨道时需要点火加速B.“实践21号”完成拖拽任务后离开“墓地轨道”时需要点火加速C.“北斗2号”在同步轨道的速度大于它在“墓地轨道”的速度D.“北斗2号”在“墓地轨道”的运行周期小于24小时
2. [多选]我国的“天问一号”火星探测器被火星捕获后,经过多次轨道调整,最后进入如图所示的预设的环火圆轨道Ⅰ做圆周运动,椭圆轨道Ⅱ、Ⅲ为调整轨道,点A是两椭圆轨道的近火点,点B、C分别是椭圆轨道Ⅱ、Ⅲ的远火点,下列说法正确的是A.“天问一号”在轨道Ⅱ上A点的速率大于在轨道Ⅰ上A点的速率B.“天问一号”在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期C.“天问一号”在轨道Ⅰ上经过A点时的加速度大于在轨道Ⅱ上经过A点时的加速度D.“天问一号”在轨道Ⅱ上由A点运行到B点的过程中,万有引力对其做正功,B点的机械能大于A点的机械能
【点拨】万有引力做功导致万有引力势能发生变化,万有引力势能也是一种机械能。
知识点32　天体的追及相遇问题
1. 如图所示,北斗卫星导航系统由地球静止轨道卫星a、倾斜地球同步轨道卫星b以及轨道比它们的轨道低一些的中圆地球轨道卫星c组成,它们均为圆轨道卫星。若中圆地球轨道卫星c与地球静止轨道卫星a的轨道在同一平面内,下列说法正确的是A.卫星b运行的线速度大于卫星c运行的线速度B.卫星a与卫星b一定具有相同的机械能C.发射一颗地球静止轨道卫星,该卫星可以每天同一时间经过北京上空同一位置D.若卫星b与卫星c的周期之比为3∶1,且两卫星的公转方向相同,某时刻两者相距最近,则约12小时后,两者再次相距最近
3. 2021年5月,天问一号探测器软着陆火星取得成功,迈出了我国星际探测征程的重要一步。火星与地球公转轨道近似为圆,两轨道平面近似重合,且火星与地球公转方向相同。火星与地球每隔约26个月相距最近,地球公转周期为12个月。由以上条件可以近似得出A.地球与火星的动能之比B.地球与火星的自转周期之比C.地球表面与火星表面重力加速度大小之比D.地球与火星绕太阳运动的向心加速度大小之比
4. 科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星,经过观测该小行星每隔t时间与地球相遇一次(距离最近),已知地球绕太阳公转半径为R,周期为T,引力常量为G。设地球和小行星的轨道都为圆轨道,且在同一平面内同向转动,求:(1)太阳的质量;(2)小行星与地球的最近距离。