C010.天体和卫星的运行85382

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天体和卫星的运行,季 军,南阳中学,2007,年,7,月,1,开普勒行星运动三定律简介,2,人造地球卫星各运动参量随轨道半径的变化关系,3,宇宙速度及其意义,5,同步卫星的三个特征,06,年广东省重点中学,12,月检测题,1,07,届,1,月武汉市调研考试,5,07,年,1,月北京市崇文区期末统一练习,7,07,年苏锡常镇四市一模,3,06,年,5,月深圳市第二次调研考试,5,苏北五市,07,届调研考试,8,07,届南京市综合检测题（二）,2,07,届南京市综合检测题（三）,6,广东省重点中学,12,月检测题,15,2007,年重庆卷,19,合肥市,2007,年教学质量检测一,15,苏北五市,07,届调研考试,14,06,年广东东莞中学高考模拟试题,16,07,年重庆市第一轮复习第三次月考卷,16,07,届,1,月武汉市调研考试,16,07,年,1,月苏州市教学调研测试,18,天体和卫星的运行,1,开普勒行星运动三定律简介,复习精要,第一定律：所有行星都在椭圆轨道上运动，太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上；,第二定律：行星沿椭圆轨道运动的过程中，与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等；,第三定律：行星轨道半长轴的立方与其周期的平方成正比，即,开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家第谷的大量观测数据的基础上概括出的,给出了行星运动的规律。,2,人造地球卫星各运动参量随轨道半径的变化关系,这里特指绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，实际上大多数卫星轨道是椭圆，而中学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。,由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力，于是有,由此可知：绕地球做匀速圆周运动的卫星各个参量随轨道半径,r,的变化情况分别如下：,(1),向心加速度,a,向,与,r,的平方成反比,.,当,r,取其最小值时，,a,向,取得最大值,.,(2),线速度,v,与,r,的平方根成反比,当,r,取其最小值地球半径,R,时，,v,取得最大值,.,(3),角速度,与,r,的二分之三次方成反比,当,r,取其最小值地球半径,R,时，,取得最大值,.,(4),周期,T,与,r,的二分之三次方成正比,.,当,r,取其最小值地球半径,R,时，,T,取得最小值,.,.,3,宇宙速度及其意义,(1),三个宇宙速度的值分别为,v,1,=7.9 km/s,v,2,=11.2 km/s,v,3,=16.9 km/s,(2),宇宙速度的意义,当发射速度,v,与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的运动情况将有所不同,当,v,v,1,时，被发射物体最终仍将落回地面；,当,v,1,v,v,2,时，被发射物体将环绕地球运动，成为地球卫星；,当,v,2,v,v,3,时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”；,当,v,v,3,时，被发射物体将从太阳系中逃逸。,4,同步卫星的三个特征,(1),周期等于地球自转周期即,T,=24,小时；,(2),轨道平面必与赤道平面重合；,(3),高度,h,为确定的值,h,=5.6,R,=3.5810,4,km,：,06,年广东省重点中学,12,月月考检测题,1,1,关于人造地球卫星,下述说法正确的是（,）,A.,人造地球卫星只能绕地心做圆周运动，而不一定绕地轴做匀速圆周运动,B.,在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星，其线速度大小都必然大于,7.9 km/s,C.,在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星，其线速度不能大于,7.9 km/s,D.,在地球周围做匀速圆周运动的人造地球卫星，如其空间存在稀薄的空气，受空气阻力作用,其速度,一,定越来越小,A C,07,届,1,月武汉市调研考试,5,5,我国发射的“神州六号”载人宇宙飞船的周期约为,90min,，,如果把它绕地球的运动看作是匀速圆周运动，该飞船的运动和在轨道上运行的地球同步卫星的运动相比较，下列判断中正确的是（,）,A,该飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径,B,该飞船的运动速度小于同步卫星的运动速度,C,该飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度,D,该飞船运动的角速度小于同步卫星运动的角速度,C,07,年,1,月北京市崇文区期末统一练习,7,7,关于人造地球卫星和宇宙飞船，下列说法中,错误,的是（）,A,若已知人造地球卫星的轨道半径和它的周期，利用引力常量，就可以算出地球质量,B,两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，不论它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期一定是相同的,C,两颗人造卫星一前一后在同一轨道上沿同一方向绕行，若要后一卫星追上前面卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可,D,在绕地球飞行的宇宙飞船中，若宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，此飞船的速率不会因质量减小而改变,C,07,年苏锡常镇四市一模,3,3,据报道,“,嫦娥一号”预计在,2007,年初发射，“嫦娥一号”将在距离月球高为,h,处绕月球做匀速圆周运动已知月球半径为,R,，,月球表面重力加速度为,g,，“,嫦娥一号”环绕月球运行的周期为,(),B,06,年,5,月深圳市第二次调研考试,5,5,、,2005,年北京时间,7,月,4,日下午,1,时,52,分，美国探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”。如下图所示，假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为,5.74,年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法正确的是 （,）,A,绕太阳运动的角速度不变,B,近日点处线速度小于远日点处线速度,C,近日点处加速度小于远日点处加速度,D,其椭圆轨道半长轴的立方,与周期的平方之比是一个与,太阳质量有关的常数,发射（,2005,，,1,，,12,）,太阳,探测器轨道,慧星轨道,撞击（,2005,，,7,，,4,）,相撞时地球的位置,D,苏北五市,07,届调研考试,8,8,科学家研究表明地球的自转在变慢。四亿年前，地球上每年是,400,天，那时，地球每自转一周的时间为,21.5h,。,据科学家们分析，地球自转变慢的原因主要有两个：一个是潮汐时海水与海岸碰撞、与海底摩擦而使能量变成内能；另一个是由于潮汐的作用，地球把部分自转能量传给了月球，使月球的机械能增加了（不考虑对月球自转的影响）。由此可以判断，与四亿年前相比月球绕地球公转的 （,）,A,半径增大,B,速度变小,C,周期变大,D,角速度变大,A B C,07,届南京市综合检测题（二）,2,2,“神六”载人航天飞行的圆满成功，是中国在探索太空征程中取得的重大进展，标志着我国载人航天技术的新突破。“神六”飞船在到达预定的圆周轨道之前,运载火箭的末级火箭仍和飞船连接在一起（飞船在前,火箭在后），先在大气层外某一轨道上绕地球做匀速圆周运动，然后启动脱离装置，使飞船加速并实现船箭脱离，最后飞船到达预定轨道。关于船箭脱离后的说法，正确的是 （）,预定轨道比某一轨道离地面更远，飞船速度比脱离前大,预定轨道比某一轨道离地面更近，飞船的运动周期变小,预定轨道比某一轨道离地面更远，飞船的向心加速度变小,飞船和火箭仍在同一轨道上运动，飞船的速度比火箭大,C,07,届南京市综合检测题（三）,6,A.2003,年,8,月,29,日,火星的线速度大于地球的线速度,B.2003,年,8,月,29,日,火星的线速度小于地球的线速度,C.2004,年,8,月,29,日,火星又回到了该位置,D.2004,年,8,月,29,日,火星还没有回到该位置,3,2003,年,8,月,29,日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火星冲日”的天象奇观这是,6,万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有,5576,万公里，为人类研究火星提供了最佳时机图示为美国宇航局最新公布的“火星大冲”的虚拟图则有（,）,春分点,双女座,宝瓶座,火星,地球,太阳,解,:,由万有引力定律,GMm/r,2,=mv,2,/r,B,对,由开普勒第三定律,T,2,/,r,3,=,k,D,对,B D,广东省重点中学,12,月月考检测题,15,15.(14,分,)2005,年,10,月,17,日凌晨,4,时,33,分,“,神六”返回舱缓缓降落在内蒙古四子王旗主着陆场，意味着我国首次真正意义上有人参与的空间飞行试验取得圆满成功，标志着中国航天迈入新阶段,.,两位宇航员在离地高度为,h,的圆轨道运行了,t,时间,请问在这段时间内“神六”绕地球多少圈,?,已知地球半径为,R,，,地球表面重力加速度为,g,。,解：,设地球质量为,M,质量为,m,0,的物体在地面有,飞船运行周期：,T,=,t,/,n,设飞船质量,m,，,万有引力提供向心力,联立解得：,2007,年重庆卷,19,19.,土卫十和土卫十一是土星的两颗卫星，都沿近似为圆周的轨道绕土星运动,.,其参数如表：,两卫星相比土卫十,(),A.,受土星的万有引力较大,B.,绕土星的圆周运动的周期较大,C.,绕土星做圆周运动的向心加速度较大,D.,动能较大,卫星半径,(m),卫星质量,(kg),轨道半径,(m),土卫十,8.9010,4,2.0110,18,1.5110,8,土卫十一,5.7010,4,5.6010,17,1.5110,8,A D,合肥市,2007,年教学质量检测一,15,15,质量为,m,的卫星围绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是地球半径的,2,倍。已知地球半径为,R,，,地球表面的重力加速度为,g,。,求卫星的动能。,解：,卫星做匀速圆周运动：,设地表面有一物体,m,0,，,则有：,卫星的动能,联立解得：,苏北五市,07,届调研考试,14,14,我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，这极大的提高了同学们对月球的关注程度。以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：,若已知地球半径为,R,，,地球表面的重力加速度为,g,，,月球绕地球运动的周期为,T,，,且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动。试求出月球绕地球运动的轨道半径。,若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度,v,0,竖直向上抛出一个小球，经过时间,t,，,小球落回到抛出点。已知月球半径为,R,月,，万有引力常量为,G,。,试求出月球的质量,M,月,。,解：,根据万有引力定律和向心力公式：,解之得：,设月球表面处的重力加速度为,g,月,，根据题意：,解之得：,06,年广东东莞中学高考模拟试题,16,16,（,16,分）计划发射一颗距离地面高度为地球半径,R,0,的圆形轨道地球卫星,卫星轨道平面与赤道平面重合，已知地球表面重力加速度为,g,.,（,1,）,求出卫星绕地心运动周期,T,（,2,）,设地球自转周期,T,0,该卫星绕地旋转方向与地球自转方向相同，则在赤道上一点的人能连续看到该卫星的时间是多少？,解：,（,1,）由万有引力公式，在地球表面和轨道处得：,解得卫星绕地球运动的周期,（,2,）人在,D,位置刚好看到卫星在,A,位置，在,C,位置看到卫星从,B,位置消失，,A,B,C,D,O,2,R,R,由几何知识，,BOC,=,DOA,=,/3,设则赤道上的人能连续看到卫星的时间为,t,，,则有：,解得,07,年重庆市第一轮复习第三次月考卷,16,16,(15,分,),宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部最低点静止一质量为,m,的小球,(,可视为质点,),如图所示,当施加给小球一瞬间水平冲量,I,时，刚好能使小球在竖直面内做完整的圆周运动,.,已知圆弧轨道半径为,r,月球的半径为,R,万有引力常量为,G,(1),若在月球表面上发射一颗环月卫星，所需最小发射速度为多大,?,(2),轨道半径为,2,R,的环月卫星周期为多大,?,r,m,I,解：,设月球表面重力加速度为,g,，,月球质量为,M,.,在圆弧最低点对小球有：,I,=,mv,0,球刚好完成圆周运动，,小球在最高点有,从最低点至最高低点有：,由可