最新小中高资料可编辑修改 第三节飞向太空 知识目标 核心素养 1.了解火箭的基本原理,了解万有引力定律1.了解我国火箭技术及人造卫星和飞船发 对航天技术发展的重大贡献 射等的研究情况,激发学生的爱国热情 2.了解人造卫星的轨道和同步卫星的知识.2.通过对比“同步卫星、近地卫星、地球 3.会区别分析同步卫星、近地卫星、地球赤赤道上物体”的运行规律,提高推理及综 道上物体 合分析能力 自主预习 预习新知夯实基础 火箭 1.火箭的原理 利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的反作用力,使火箭向前射出 2.火箭的组成:主要有壳体和燃料两部分 3.多级火箭:多级火箭是用几个火箭连接而成的火箭组合.一般用三级.火箭起飞时,第一 级火箭的发动机“点火”,推动各级火箭一起前进,当这一级的燃料燃尽后,第二级火箭开 始工作,并自动脱掉第一级火箭的外壳:第二级火箭在第一级火箭基础上进一步加速,以此 类推,最终达到所需要的速度 、航天技术的发展历程 1.遨游太空 1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造地球卫星.1961年4月12日,世界第一艘载人宇 宙飞船“东方1号”带着苏联宇航员加加林环绕地球一圈.1969年7月20日,美国的“阿波 罗11号”宇宙飞船将两名宇航员送上了月球.1971年4月9日,苏联发射了“礼炮1号”空 间站1973年,美国将“天空实验室”空间站送入太空,实现了人类无法在地面上进行的各种 科学实验.1981年4月12日,美国“哥伦比亚号”航天飞机首次载人航天飞行试验成功.2003 年10月15日,我国首次载人航天飞行取得圆满成功 2.空间探测器 1962年美国的“水手2号”探测器第一次对金星进行了近距离考察.1989年美国宇航局发射 的“伽利略号”探测器飞行6年到达木星,对木星进行了长达7年的考察.2003年美国的“勇 气号”与“机遇号”火星探测器分别发射成功.经过七个多月的旅行后,“勇气号”于2004 年1月登陆火星 2007年中国的“嫦娥一号”月球探测器发射成功. 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 1 第三节 飞向太空 知识目标 核心素养 1.了解火箭的基本原理，了解万有引力定律 对航天技术发展的重大贡献． 2．了解人造卫星的轨道和同步卫星的知识． 3．会区别分析同步卫星、近地卫星、地球赤 道上物体. 1.了解我国火箭技术及人造卫星和飞船发 射等的研究情况，激发学生的爱国热情． 2．通过对比“同步卫星、近地卫星、地球 赤道上物体”的运行规律，提高推理及综 合分析能力. 一、火箭 1．火箭的原理 利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的反作用力，使火箭向前射出． 2．火箭的组成：主要有壳体和燃料两部分． 3．多级火箭：多级火箭是用几个火箭连接而成的火箭组合．一般用三级．火箭起飞时，第一 级火箭的发动机“点火”，推动各级火箭一起前进，当这一级的燃料燃尽后，第二级火箭开 始工作，并自动脱掉第一级火箭的外壳；第二级火箭在第一级火箭基础上进一步加速，以此 类推，最终达到所需要的速度． 二、航天技术的发展历程 1．遨游太空 1957 年 10 月 4 日，苏联发射了第一颗人造地球卫星.1961 年 4 月 12 日，世界第一艘载人宇 宙飞船“东方 1 号”带着苏联宇航员加加林环绕地球一圈.1969 年 7 月 20 日，美国的“阿波 罗 11 号”宇宙飞船将两名宇航员送上了月球.1971 年 4 月 9 日，苏联发射了“礼炮 1 号”空 间站.1973 年，美国将“天空实验室”空间站送入太空，实现了人类无法在地面上进行的各种 科学实验.1981 年 4 月 12 日，美国“哥伦比亚号”航天飞机首次载人航天飞行试验成功.2003 年 10 月 15 日，我国首次载人航天飞行取得圆满成功． 2．空间探测器 1962 年美国的“水手 2 号”探测器第一次对金星进行了近距离考察.1989 年美国宇航局发射 的“伽利略号”探测器飞行 6 年到达木星，对木星进行了长达 7 年的考察.2003 年美国的“勇 气号”与“机遇号”火星探测器分别发射成功．经过七个多月的旅行后，“勇气号”于 2004 年 1 月登陆火星． 2007 年中国的“嫦娥一号”月球探测器发射成功．
最新小中高资料可编辑修改 2010年中国的“嫦娥二号”月球探测器发射成功 2013年中国的“嫦娥三号”月球探测器成功登月 即学即用 判断下列说法的正误 (1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9km/s.(√) (2)如果在地面发射卫星的速度大于11.2km/s,卫星会永远离开地球.(√) (3)要发射一颗人造月球卫星,在地面的发射速度应大于16.7km/s.(×) (4)使火箭向前射出的力是它利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的作用力.(√) 重点探究 启迪思维探究重点 、火箭与人造卫星的发射 1.人造卫星:人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度.发射速度大于7.9km/s可进 入绕地球飞行的轨道,成为人造地球卫星:发射速度大于或等于11.2km/s可成为太阳的人 造行星或飞到其他行星上去 2.三级火箭 (1)一级火箭的最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度,发射卫星要用多级火箭. (2)三级火箭的工作过程 火箭起飞时,第一级火箭的发动机“点火”,燃料燃尽后,第二级火箭开始工作,并且自动 脱掉第一级火箭的外壳,以此类推…… 由于各级火箭的连接部位需大量附属设备,这些附属设备具有一定的质量,并且级数越多, 连接部位的附属设备质量越大,并且所需的技术要求也相当精密,因此,火箭的级数并不是 越多越好,一般用三级火箭. 【例1】(多选)一颗人造地球卫星以初速度ν发射后,可绕地球做匀速圆周运动,若使发射速 度增大为2v,则该卫星可能() A.绕地球做匀速圆周运动 B.绕地球运动,轨道变为椭圆 C.不绕地球运动,成为太阳的人造行星 D.挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙 答案CI 解析以初速度v发射后能成为人造地球卫星,可知发射速度v一定大于第一宇宙速度7.9 km/s;当以2v速度发射时,发射速度一定大于15.8km/s,已超过了第二宇宙速度11.2km/s, 也可能超过第三宇宙速度16.7km/s,所以此卫星不再绕地球运行,可能绕太阳运行,或者飞 到太阳系以外的宇宙,故选项C、D正确 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 2 2010 年中国的“嫦娥二号”月球探测器发射成功． 2013 年中国的“嫦娥三号”月球探测器成功登月． 判断下列说法的正误． (1)在地面上发射人造卫星的最小速度是 7.9 km/s.(√) (2)如果在地面发射卫星的速度大于 11.2 km/s，卫星会永远离开地球．(√) (3)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于 16.7 km/s.(×) (4)使火箭向前射出的力是它利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的作用力．(√) 一、火箭与人造卫星的发射 1．人造卫星：人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度．发射速度大于 7.9 km/s 可进 入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；发射速度大于或等于 11.2 km/s 可成为太阳的人 造行星或飞到其他行星上去． 2．三级火箭 (1)一级火箭的最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭． (2)三级火箭的工作过程 火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，燃料燃尽后，第二级火箭开始工作，并且自动 脱掉第一级火箭的外壳，以此类推…… 由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质量，并且级数越多， 连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要求也相当精密，因此，火箭的级数并不是 越多越好，一般用三级火箭． 例 1 (多选)一颗人造地球卫星以初速度 v 发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速 度增大为 2v，则该卫星可能( ) A．绕地球做匀速圆周运动 B．绕地球运动，轨道变为椭圆 C．不绕地球运动，成为太阳的人造行星 D．挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙 答案 CD 解析 以初速度 v 发射后能成为人造地球卫星，可知发射速度 v 一定大于第一宇宙速度 7.9 km/s；当以 2v 速度发射时，发射速度一定大于 15.8 km/s，已超过了第二宇宙速度 11.2 km/s， 也可能超过第三宇宙速度 16.7 km/s，所以此卫星不再绕地球运行，可能绕太阳运行，或者飞 到太阳系以外的宇宙，故选项 C、D 正确．
最新小中高资料可编辑修改 人造地球卫星 1.人造地球卫星的轨道特点 卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道. (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时,地心是椭圆的一个焦点,卫星的周期和半长轴的关系遵循 开普勒第三定律 (2)卫星绕地球沿圆轨道运动时,因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心 力,而万有引力指向地心,所以地心必定是卫星圆轨道的圆心 (3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星),可以通过两极上空(极地轨道),也可以 和赤道平面成任一角度,如图1所示 地轴般轨道 赤道轨道 极地轨道 图1 2.地球同步卫星 地球同步卫星位于地球赤道上方,相对于地面静止不动,它跟地球的自转角速度相同,广泛 应用于通信,又叫同步通信卫星 地球同步卫星的特点见下表 周期一定 与地球自转周期相同,即7=24h=86400s 角速度一定 与地球自转的角速度相同 高度一定 卫星离地面高度h=m-R6R(为恒量)≈3.6×10km 3.07km/s(为恒量),环绕方向与地球自转方向相 速度大小一定 向心加速度大小一定 a=0.23m/s2 轨道平面一定 轨道平面与赤道平面共面 【例2】(多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面 为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍,下列说法中正确的是() 同步卫星距地面的高度是地球半径的(n-1)倍 同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 n 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 3 二、人造地球卫星 1．人造地球卫星的轨道特点 卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道． (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵循 开普勒第三定律． (2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心 力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心． (3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以 和赤道平面成任一角度，如图 1 所示． 图 1 2．地球同步卫星 地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它跟地球的自转角速度相同，广泛 应用于通信，又叫同步通信卫星． 地球同步卫星的特点见下表： 周期一定 与地球自转周期相同，即 T＝24 h＝86 400 s 角速度一定 与地球自转的角速度相同 高度一定 卫星离地面高度 h＝r－R≈6R(为恒量) ≈3.6×104 km 速度大小一定 v＝ 2πr T ＝3.07 km/s(为恒量)，环绕方向与地球自转方向相 同 向心加速度大小一定 a＝0.23 m/s2 轨道平面一定 轨道平面与赤道平面共面 例 2 (多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面， 为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，下列说法中正确的是( ) A．同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍 B．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n
最新小中高资料可编辑修改 同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的 D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的(忽略地球的自转效应) 答案AB 解析地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,所以同步卫星距地面的高度是地球半径 的(n-1)倍,A正确,由万有引力提供向心力得物 r=nR,第一宇宙速度v 所以同步卫星运行速度是第一宇宙速度的/-,B正确.同步卫星与地球赤道上的 物体具有相同的角速度,根据v=rω知,同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转 的速度的n倍,C错误.根据2=m,得a=-,则同步卫星的向心加速度是地球表面重力 加速度的一,D错误 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解与应用 针对训练1如图2所示,中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.其中 有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度在5000~15000km, 则下列说法正确的是() 图2 A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9km/s C.中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时 D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期 答案D 三、“赤道上物体”“同步卫星”和“近地卫星”的比较 【例3】如图3所示,A为地面上的待发射卫星,B为近地圆轨道卫星,C为地球同步卫星.三 颗卫星质量相同,三颗卫星的线速度大小分别为v、v、v角速度大小分别为ω灬ω、ωc, 周期分别为T、TB、T,向心加速度分别为a、a、ac,则() 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 4 C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1 n D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1 n (忽略地球的自转效应) 答案 AB 解析 地球同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，所以同步卫星距地面的高度是地球半径 的(n－1)倍，A 正确．由万有引力提供向心力得GMm r 2 ＝ mv 2 r ，v＝ GM r ，r＝nR，第一宇宙速度 v′ ＝ GM R ，所以同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n ，B 正确．同步卫星与地球赤道上的 物体具有相同的角速度，根据 v＝rω 知，同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转 的速度的 n 倍，C 错误．根据GMm r 2 ＝ma，得 a＝ GM r 2 ，则同步卫星的向心加速度是地球表面重力 加速度的1 n 2，D 错误． 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解与应用 针对训练 1 如图 2 所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．其中 有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星．已知中地球轨道卫星的轨道高度在 5 000～15 000 km， 则下列说法正确的是( ) 图 2 A．中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 B．上述两种卫星的运行速度可能大于 7.9 km/s C．中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于 24 小时 D．静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期 答案 D 三、“赤道上物体”“同步卫星”和“近地卫星”的比较 例 3 如图 3 所示，A 为地面上的待发射卫星，B 为近地圆轨道卫星，C 为地球同步卫星．三 颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为 vA、vB、vC，角速度大小分别为 ωA、ωB、ωC， 周期分别为 TA、TB、TC，向心加速度分别为 aA、aB、aC，则( )
最新小中高资料可编辑修改 图3 B. I=l面 故可知v>vv,aB>l=4,TT=T, a》a>a,选项A正确,B、C、D错误. 【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 总结提升 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星和近地卫星 相同点:都是万有引力提供向心力 即都满足=m=m1=m7=m 由上式比较各运动量的大小关系,即r越大,v、ω、a越小,T越大 2.同步卫星和赤道上物体 相同点:周期和角速度相同 不同点:向心力来源不同 对于同步卫星,有 2-or 对于赤道上物体,有 因此要通过v=ar,a=a2r比较两者的线速度和向心加速度的大小 针对训练2(多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上物体,以下说法正确的是() A.都是万有引力等于向心力 B.赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等 C.赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 5 图 3 A．ωA＝ωCaB 答案 A 解析 同步卫星与地球自转同步，故 TA＝TC，ωA＝ωC，由 v＝ωr 及 a＝ω2 r 得 vC>vA，aC>aA 同步卫星和近地卫星，根据GMm r 2 ＝m v 2 r ＝mω2 r＝m 4π2 T 2 r＝ma，知 vB>vC，ωB>ωC，TBaC. 故可知 vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TBaC>aA.选项 A 正确，B、C、D 错误． 【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1．同步卫星和近地卫星 相同点：都是万有引力提供向心力 即都满足GMm r 2 ＝m v 2 r ＝mω2 r＝m 4π2 T 2 r＝ma. 由上式比较各运动量的大小关系，即 r 越大，v、ω、a 越小，T 越大． 2．同步卫星和赤道上物体 相同点：周期和角速度相同 不同点：向心力来源不同 对于同步卫星，有GMm r 2 ＝ma＝mω 2 r 对于赤道上物体，有GMm r 2 ＝mg＋mω 2 r 因此要通过 v＝ωr，a＝ω 2 r 比较两者的线速度和向心加速度的大小． 针对训练 2 (多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上物体，以下说法正确的是( ) A．都是万有引力等于向心力 B．赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等 C．赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同
最新小中高资料可编辑修改 D.同步卫星的周期大于近地卫星的周期 答案CI 解析赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力,A项错误:赤道上的物体和同步卫 星有相同周期和角速度,但线速度不同,B项错误;同步卫星和近地卫星有相同的中心天体, GMmv24π2 根据 Ⅱ得V 7=2丌 由于r同>r近,故vT近,D 项正确:赤道上物体、近地卫星、同步卫星三者间的周期关系为T赤=7同>T近,根据v=ar 可知v赤地球半径R,所以 =7.9km/s,C正确 (对同步卫星的认识)下列关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法,正确的 是() A.若其质量加倍,则轨道半径也要加倍 B.它在北京上空运行,故可用于我国的电视广播 C.它以第一宇宙速度运行 D.它运行的角速度与地球自转角速度相同 答案D 解析由同步卫星的轨道固定可知轨道半径与卫星质量无关,A错;同步卫星的轨道平面必须 与赤道平面重合,即在赤道上空运行,不能在北京上空运行,B错:第一宇宙速度是卫星在最 低圆轨道上运行的速度,而同步卫星在高轨道上运行,其运行速度小于第一宇宙速度,C错 所谓“同步”就是卫星保持与赤道上某一点相对静止,所以同步卫星的角速度与地球自转角 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 6 D．同步卫星的周期大于近地卫星的周期 答案 CD 解析 赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力，A 项错误；赤道上的物体和同步卫 星有相同周期和角速度，但线速度不同，B 项错误；同步卫星和近地卫星有相同的中心天体， 根据GMm r 2 ＝m v 2 r ＝m 4π2 T 2 r 得 v＝ GM r ，T＝2π r 3 GM ，由于 r 同>r 近，故 v 同T 近，D 项正确；赤道上物体、近地卫星、同步卫星三者间的周期关系为 T 赤＝T 同>T 近，根据 v＝ωr 可知 v 赤<v 同，则线速度关系为 v 赤<v 同<v 近，故 C 项正确． 【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 1．(人造卫星的发射)2013 年 6 月 11 日 17 时 38 分，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心 发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课．在飞船进入离地面 343 km 的圆形轨道环绕地 球飞行时，它的线速度大小( ) A．等于 7.9 km/s B．介于 7.9 km/s 和 11.2 km/s 之间 C．小于 7.9 km/s D．介于 7.9 km/s 和 16.7 km/s 之间 答案 C 解析 卫星在圆形轨道上运行的速度 v＝ GM r .由于轨道半径 r＞地球半径 R，所以 v＜ GM R ＝7.9 km/s，C 正确． 2．(对同步卫星的认识)下列关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的 是( ) A．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍 B．它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播 C．它以第一宇宙速度运行 D．它运行的角速度与地球自转角速度相同 答案 D 解析 由同步卫星的轨道固定可知轨道半径与卫星质量无关，A 错；同步卫星的轨道平面必须 与赤道平面重合，即在赤道上空运行，不能在北京上空运行，B 错；第一宇宙速度是卫星在最 低圆轨道上运行的速度，而同步卫星在高轨道上运行，其运行速度小于第一宇宙速度，C 错； 所谓“同步”就是卫星保持与赤道上某一点相对静止，所以同步卫星的角速度与地球自转角
最新小中高资料可编辑修改 速度相同,D对 3.(对同步卫星的认识)(多选)我国数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心发 射升空,经过4次变轨控制后,成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点的 “天链一号01星”,下列说法中正确的是() A.运行速度大于7.9km/s B.离地面高度一定,相对地面静止 C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 答案 解析成功定点后的“天链一号01星”是同步卫星,即7=24h.由Gx=m=mr,得r r,7=2xYb由于同步卫星的轨道半径r大于地球的半径B所以“天链一号01星” 的运行速度小于第一宇宙速度(7.9km/s),A错误.由于“天链一号01星”的运行周期T是 定的,所以轨道半径r一定,离地面的高度一定,B正确.由于=2,且7m7,故a 同>ω月,C正确.同步卫星与静止在赤道上的物体具有相同的转动周期T,且赤道上物体的轨 道半径小于同步卫星的轨道半径,由a=(n)2r得赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的 向心加速度,D错误 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解和应用 4.(同步卫星与赤道上物体及近地卫星的比较)(多选)如图4所示,同步卫星与地心的距离为 r,运行速率为η,向心加速度为a,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a,第 宇宙速度为v,地球半径为R,则下列比值正确的是() 同步卫星 图4 A. C 答案AD 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 7 速度相同，D 对． 3．(对同步卫星的认识)(多选)我国数据中继卫星“天链一号 01 星”在西昌卫星发射中心发 射升空，经过 4 次变轨控制后，成功定点在东经 77°赤道上空的同步轨道．关于成功定点的 “天链一号 01 星”，下列说法中正确的是( ) A．运行速度大于 7.9 km/s B．离地面高度一定，相对地面静止 C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 答案 BC 解析 成功定点后的“天链一号 01 星”是同步卫星，即 T＝24 h．由 G Mm r 2 ＝m v 2 r ＝m 4π2 T 2 r，得 v ＝ GM r ，T＝2π r 3 GM .由于同步卫星的轨道半径r大于地球的半径R，所以“天链一号01星” 的运行速度小于第一宇宙速度(7.9 km/s)，A 错误．由于“天链一号 01 星”的运行周期 T 是 一定的，所以轨道半径 r 一定，离地面的高度一定，B 正确．由于 ω＝ 2π T ，且 T 同ω 月，C 正确．同步卫星与静止在赤道上的物体具有相同的转动周期 T，且赤道上物体的轨 道半径小于同步卫星的轨道半径，由 a＝( 2π T ) 2 r 得赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的 向心加速度，D 错误． 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解和应用 4．(同步卫星与赤道上物体及近地卫星的比较)(多选)如图 4 所示，同步卫星与地心的距离为 r，运行速率为 v1，向心加速度为 a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 a2，第一 宇宙速度为 v2，地球半径为 R，则下列比值正确的是( ) 图 4 A. a1 a2 ＝ r R B. a1 a2 ＝( R r ) 2 C. v1 v2 ＝ r R D. v1 v2 ＝ R r 答案 AD
最新小中高资料可编辑修改 解析同步卫星:轨道半径为r,运行速率为n,向心加速度为a 地球赤道上的物体:轨道半径为R,随地球自转的向心加速度为a; 以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星 对于卫星,其共同特点是万有引力提供向心力 V 对于同步卫星和地球赤道上的物体,其共同特点是角速度相等,则a=a2n,故当= 【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 课时对点练 注重双基强化落实 、选择题 考点一人造卫星同步卫星 1.由于通讯和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的() A.质量可以不同 B.轨道半径可以不同 C.轨道平面可以不同 D.速率可以不同 答案A 解析万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,7y)P GMIm 2JT m,解得周期7=2π 环绕速度 可见周期相同的情况下轨道半径必然相同,B错误.轨道半径相同必然 环绕速度相同,D错误.同步卫星相对于地面静止在赤道上空,所有的同步卫星轨道运行在赤 道上空同一个圆轨道上,C错误.同步卫星的质量可以不同,A正确 2.中国计划2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统.如图1所示,北斗卫星导航系统 由5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星(离地面高度约21000km)及其他轨道卫星共35 颗组成.则( 图1 A.静止轨道卫星指相对地表静止,其可定位在北京正上空 B.中地球轨道卫星比同步卫星速度更快 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 8 解析 同步卫星：轨道半径为 r，运行速率为 v1，向心加速度为 a1； 地球赤道上的物体：轨道半径为 R，随地球自转的向心加速度为 a2； 以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星． 对于卫星，其共同特点是万有引力提供向心力， 则 G Mm r 2＝m v 2 r ，故 v1 v2 ＝ R r . 对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同特点是角速度相等，则 a＝ω2 r，故 a1 a2 ＝ r R . 【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比 一、选择题 考点一 人造卫星 同步卫星 1．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( ) A. 质量可以不同 B. 轨道半径可以不同 C. 轨道平面可以不同 D. 速率可以不同 答案 A 解析 万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，GMm r 2 ＝m( 2π T ) 2 r＝m v 2 r ，解得周期 T＝2π r 3 GM ， 环绕速度 v＝ GM r ，可见周期相同的情况下轨道半径必然相同，B 错误．轨道半径相同必然 环绕速度相同，D 错误．同步卫星相对于地面静止在赤道上空，所有的同步卫星轨道运行在赤 道上空同一个圆轨道上，C 错误．同步卫星的质量可以不同，A 正确． 2.中国计划 2020 年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统．如图 1 所示，北斗卫星导航系统 由 5 颗静止轨道卫星、27 颗中地球轨道卫星(离地面高度约 21 000 km)及其他轨道卫星共 35 颗组成．则( ) 图 1 A．静止轨道卫星指相对地表静止，其可定位在北京正上空 B．中地球轨道卫星比同步卫星速度更快
最新小中高资料可编辑修改 C.中地球轨道卫星周期大于24小时 D.静止轨道卫星的发射速度小于第一宇宙速度 答案B 解析静止轨道卫星即同步卫星,其离地面高度约36000km,周期为24h,它的轨道半径 比中地球轨道卫星的大,故静止轨道卫星的线速度比中地球轨道卫星小,周期比中地球轨道 卫星大,B正确,C错误.静止轨道卫星只能定位在赤道上空,A错误.第一宇宙速度是卫星 的最小发射速度,D错误. 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解和应用 3.如图2所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图,则卫星() 图2 A.在a轨道运行的周期一定为24h B.在b轨道运行的速度始终不变 C.在c轨道运行的速度大小始终不变 D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的 答案D 4.我国在轨运行的气象卫星有两类,如图3所示,一类是极地轨道卫星一—“风云1号”, 绕地球做匀速圆周运动的周期为12h,另一类是地球同步轨道卫星一—“风云2号”,运行 周期为24h.下列说法正确的是() 风云1号 云2号 地球 图3 A.“风云1号”的线速度大于“风云2号”的线速度 B.“风云2号”的运行速度大于7.9km/ C.“风云1号”的发射速度大于“风云2号”的发射速度 D.“风云1号”“风云2号”相对地面均静止 答案A 解析由云=k知,“风云2号”的轨道半径大于“风云1号”的轨道半径,由 得 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 9 C．中地球轨道卫星周期大于 24 小时 D．静止轨道卫星的发射速度小于第一宇宙速度 答案 B 解析 静止轨道卫星即同步卫星，其离地面高度约 36 000 km，周期为 24 h，它的轨道半径 比中地球轨道卫星的大，故静止轨道卫星的线速度比中地球轨道卫星小，周期比中地球轨道 卫星大，B 正确，C 错误．静止轨道卫星只能定位在赤道上空，A 错误．第一宇宙速度是卫星 的最小发射速度，D 错误． 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解和应用 3．如图 2 所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图，则卫星( ) 图 2 A．在 a 轨道运行的周期一定为 24 h B．在 b 轨道运行的速度始终不变 C．在 c 轨道运行的速度大小始终不变 D．在 c 轨道运行时受到的地球引力大小是变化的 答案 D 4．我国在轨运行的气象卫星有两类，如图 3 所示，一类是极地轨道卫星——“风云 1 号”， 绕地球做匀速圆周运动的周期为 12 h，另一类是地球同步轨道卫星——“风云 2 号”，运行 周期为 24 h．下列说法正确的是( ) 图 3 A．“风云 1 号”的线速度大于“风云 2 号”的线速度 B．“风云 2 号”的运行速度大于 7.9 km/s C．“风云 1 号”的发射速度大于“风云 2 号”的发射速度 D．“风云 1 号”“风云 2 号”相对地面均静止 答案 A 解析 由 r 3 T 2＝k 知，“风云 2 号”的轨道半径大于“风云 1 号”的轨道半径，由 G Mm r 2＝m v 2 r 得 v
最新小中高资料可编辑修改 ,r越大,v越小,所以A正确.第一宇宙速度7.9km/s是最大的环绕速度,B错误.把 卫星发射得越远,所需发射速度越大,C错误.只有同步卫星相对地面静止,所以D错误 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解和应用 5.如图4,若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动,a、b到地心O的距离分别为n n2,线速度大小分别为n、v,则() 图4 B 12 答案 解析由题意知,两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据c 得 所以 ,故A正确,B、C、D错误 6.利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯.目前 地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍.假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗 同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为() A. 1h B. 4 h C8h D.16h 答案B 解析万有引力提供向心力,对同步卫星有: 4π2r3 整理得GM= 当r=6.6R地时,7=24h 最新小中高资料可编辑修改
最新小中高资料 可编辑修改 最新小中高资料 可编辑修改 10 ＝ GM r ，r 越大，v 越小，所以 A 正确．第一宇宙速度 7.9 km/s 是最大的环绕速度，B 错误．把 卫星发射得越远，所需发射速度越大，C 错误．只有同步卫星相对地面静止，所以 D 错误． 【考点】同步卫星规律的理解和应用 【题点】同步卫星规律的理解和应用 5.如图 4，若两颗人造卫星 a 和 b 均绕地球做匀速圆周运动，a、b 到地心 O 的距离分别为 r1、 r2，线速度大小分别为 v1、v2，则( ) 图 4 A. v1 v2 ＝ r2 r1 B. v1 v2 ＝ r1 r2 C. v1 v2 ＝( r2 r1 ) 2 D. v1 v2 ＝( r1 r2 ) 2 答案 A 解析 由题意知，两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据 G Mm r 2＝m v 2 r ， 得 v＝ GM r ，所以v1 v2 ＝ r2 r1 ，故 A 正确，B、C、D 错误． 6．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前 地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的 6.6 倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗 同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( ) A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h 答案 B 解析 万有引力提供向心力，对同步卫星有：GMm r 2 ＝mr 4π2 T 2 ， 整理得 GM＝ 4π2 r 3 T 2 当 r＝6.6R 地时，T＝24 h