（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習 第四章 微專題33 人造衛(wèi)星運行規(guī)律分析加練半小時（含解析）

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1、人造衛(wèi)星運行規(guī)律分析 [方法點撥]　(1)由v＝得出的速度是衛(wèi)星在圓形軌道上運行時的速度，而發(fā)射航天器的發(fā)射速度要符合三個宇宙速度.(2)做圓周運動的衛(wèi)星的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，并指向它們軌道的圓心——地心.(3)在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體不是衛(wèi)星，它隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力由萬有引力和地面支持力的合力提供. 1.如圖1所示，質(zhì)量分別為m和2m的甲、乙兩顆衛(wèi)星以相等的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動，不考慮其他天體的影響，則兩顆衛(wèi)星(　　) 圖1 A.所受的萬有引力大小之比為1∶2 B.運動的向心加速度大小之比為1∶2 C.動能之比為1∶2 D.運動的角速

2、度大小之比為1∶2 2.(2018·廣東省廣州市統(tǒng)考)如圖2所示，已知現(xiàn)在地球的一顆同步通信衛(wèi)星信號最多覆蓋地球赤道上的經(jīng)度范圍為2α.假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變大，周期變大后的一顆地球同步通信衛(wèi)星信號最多覆蓋的赤道經(jīng)度范圍為2β，則前后兩次同步衛(wèi)星的運行周期之比為(　　) 圖2 A. B. C. D. 3.如圖3所示，2017年9月25日至9月28日期間，微信啟動新界面，其畫面視角從人類起源的非洲(左)變成華夏大地中國(右).新照片由我國新一代靜止軌道衛(wèi)星“風云四號”拍攝，見證著科學(xué)家15年的辛苦和努力.下列說法正確的是(　　) 圖3 A.“風云四號”可能經(jīng)過無錫正上空 B

3、.“風云四號”的向心加速度大于月球的向心加速度 C.與“風云四號”同軌道的衛(wèi)星運動的動能都相等 D.“風云四號”的運行速度大于7.9km/s 4.火星探測項目是我國繼載人航天工程、嫦娥工程之后又一個重大空間探索項目，2020年左右我國將進行第一次火星探測.已知地球公轉(zhuǎn)周期為T，到太陽的距離為R1，運行速率為v1，火星到太陽的距離為R2，運行速率為v2，太陽質(zhì)量為M，引力常量為G.一個質(zhì)量為m的探測器被發(fā)射到一圍繞太陽的橢圓軌道上，以地球軌道上的A點為近日點，以火星軌道上的B點為遠日點，如圖4所示.不計火星、地球?qū)μ綔y器的影響，則(　　) 圖4 A.探測器在A點的加速度大于 B.

4、探測器在B點的速度大小為 C.探測器沿橢圓軌道從A到B的飛行時間為 D.探測器在B點的動能為mv22 5.(2018·福建省福州市質(zhì)檢)在牛頓力學(xué)體系中，當兩個質(zhì)量分別為m1、m2的質(zhì)點相距為r時具有的勢能，稱為引力勢能，其大小為Ep＝－(規(guī)定兩物體相距無窮遠處時勢能為零).假設(shè)“天宮二號”空間實驗室(質(zhì)量為m)在距地面高度為h的軌道繞地球做勻速圓周運動，已知地球的質(zhì)量為M，地球的半徑為R，引力常量為G.則“天宮二號”的機械能大小為(　　) A.－ B.－ C. D. 6.(2018·安徽省“皖南八?！钡诙温?lián)考)一顆在赤道上空做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，其軌道半徑上對應(yīng)的重力加速度

5、為地球表面重力加速度的四分之一，則某一時刻該衛(wèi)星觀測到地面赤道最大弧長為(已知地球半徑為R)(　　) A.πRB.πRC.πRD.πR 7.(2018·遼寧省實驗中學(xué)段考)我國建立在北緯43°的內(nèi)蒙古赤峰草原天文觀測站在金鴿牧場揭牌并投入使用，該天文觀測站應(yīng)用了先進的天文望遠鏡.現(xiàn)有一顆繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，一位觀測員在對該衛(wèi)星觀測時發(fā)現(xiàn)：每天晚上相同時刻該衛(wèi)星總能出現(xiàn)在天空正上方同一位置，則衛(wèi)星的軌道必須滿足下列哪些條件(已知地球質(zhì)量為M，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，地球半徑為R，引力常量為G)(　　) A.該衛(wèi)星一定在同步衛(wèi)星軌道上 B.衛(wèi)星軌道平面與地球北緯43°線所確定的平面共面

6、 C.滿足軌道半徑r＝(n＝1,2,3…)的全部軌道都可以 D.滿足軌道半徑r＝(n＝1,2,3…)的部分軌道都可以 答案精析 1.B　[由萬有引力定律，衛(wèi)星甲所受的萬有引力F甲＝G，衛(wèi)星乙所受的萬有引力F乙＝G＝4G，即它們所受的萬有引力大小之比為1∶4，A錯誤；由G＝ma甲，4G＝2ma乙，可知它們運動的向心加速度大小之比為1∶2，B正確；由G＝m可知，衛(wèi)星甲的動能為mv12＝，同理，衛(wèi)星乙的動能為×2mv22＝，動能之比為1∶4，C錯誤；由v＝ωr可知，它們運動的角速度大小之比為ω1∶ω2＝v1∶v2＝∶＝1∶，D錯誤.] 2.A　[設(shè)地球半徑為R，根據(jù)題圖可知，同步衛(wèi)星的

7、軌道半徑r＝，同理，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變大，同步衛(wèi)星的軌道半徑r′＝，對于同步衛(wèi)星，由萬有引力提供向心力有G＝m()2r.解得T＝，代入軌道半徑，得前后兩次同步衛(wèi)星的運動周期之比＝.] 3.B　[由題可知，“風云四號”衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，而同步衛(wèi)星只能在赤道正上空，且高度保持不變，故A錯誤；根據(jù)G＝man，得an＝，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，r為軌道半徑，因“風云四號”衛(wèi)星的軌道半徑小于月球的軌道半徑，故“風云四號”的向心加速度大于月球的向心加速度，故B正確；與“風云四號”同軌道的衛(wèi)星都是同步衛(wèi)星，故線速度一定相同，但不知道各個衛(wèi)星的質(zhì)量是否相等，根據(jù)Ek＝mv2知動能不一定相等，故C

8、錯誤；7.9km/s是衛(wèi)星圍繞地球表面運行的最大線速度，它的軌道半徑等于地球半徑，而“風云四號”的軌道半徑大于地球半徑，根據(jù)v＝可知，其線速度小于7.9km/s，故D錯誤.] 4.C　[探測器在A點的加速度和地球在A點的加速度相等為，選項A錯誤；火星的速度為，探測器在B點做向心運動，速度應(yīng)小于，故探測器在B點的動能小于mv22，選項B、D錯誤；根據(jù)開普勒第三定律有＝，探測器從A到B飛行時間為T′，選項C正確.] 5.B　[“天宮二號”在距地面高度為h的軌道繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力可得＝m，解得“天宮二號”的動能Ek＝mv2＝，則“天宮二號”的機械能大小為E＝Ek＋Ep＝－＝－，故B正確，A、C、D錯誤.] 6.A　[地球表面G＝mg，因為g′＝g，則人造衛(wèi)星的軌道半徑r＝2R，則某一時刻該衛(wèi)星觀測到地面赤道的弧度為，觀測到地面赤道最大弧長為πR，故選A.] 7.D　[該衛(wèi)星不一定是同步衛(wèi)星，故A錯誤；衛(wèi)星的軌道平面必須經(jīng)過地心，不可能與地球北緯43°線所確定的平面共面，故B錯誤；衛(wèi)星的周期可能為T′＝，n＝1、2、3…，根據(jù)G＝mr，解得r＝(n＝1、2、3…)，滿足這個表達式的部分軌道即可，故C錯誤，D正確.] 6