高三物理天体和卫星的运行.ppt

天体和卫星的运行 一 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 二 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 三 宇宙速度及其意义 1 三个宇宙速度的值分别为 v1 7 9km sv2 11 2km sv3 16 9km 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 v1时 被发射物体最终仍将落回地面 当v1 v v2时 被发射物体将环绕地球运动 成为地球卫星 当v2 v v3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 v3时 被发射物体将从太阳系中逃逸 四 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 6R 3 58 104km 018 湖南省师大附中07 08学年第一次月考1 1 有一颗在地球赤道上方飞行的人造卫星 日落两小时后赤道附近的人仍能在正上方看到它 若地球半径为R 卫星飞行高度h 解 日落两小时地球转过 300角 如图示 由几何关系得 D 021 华南师大附中207 208学年度综合测试 二 1 1 关于人造地球卫星 下列说法正确的是 A 人造卫星离地面高度越大 运行周期越小B 人造卫星离地面高度越大 运行速度越小C 所有同步卫星只能地赤道上空的同一轨道上D 同步卫星运行轨道可以是圆 也可是椭圆 BC 024 上海市徐汇区07年第一学期期末试卷7 7 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 其参数如下表所示 则两卫星相比土卫十 A 受土星的万有引力较大 B 卫星表面附近的重力加速度较大 C 绕土星做圆周运动的向心加速度较大 D 动能较大 ABD 034 徐州市07 08学年度第一次质量检测8 8 目前世界已进入太空时代 嫦娥奔月 工程的顺利实施 标志着我国的航天事业进入世界先进行列 在一次探索太空的过程中 宇宙飞船在近地点200km 远地点343km的椭圆轨道上运行时 其周期为T 机械能为E 通过远地点时的速度为v 加速度为a 当飞船运动到远地点时实施变轨 转到离地面高度为343km的圆轨道上运行 则飞船在此圆轨道上运行时 A 运行周期小于TB 速度大于vC 加速度等于aD 机械能等于E BC 043 南通 扬州 泰州三市08届第二次调研测试7 7 我国未来将建立月球基地 并在绕月轨道上建造空间站 如图所示 关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近 并将与空间站在B处对接 已知空间站绕月轨道半径为r 周期为T 引力常量为G 下列说法中正确的是 A 图中航天飞机正加速飞向B处B 航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速C 根据题中条件可以算出月球质量D 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小 ABC 047 08年福建省毕业班质量检查16 16 据报道 嫦娥二号探月卫星将于2009年前后发射 其环月飞行的高度距离月球表面100km 所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的嫦娥一号更加翔实 若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动 运行轨道如图所示 则 A 嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更小B 嫦娥二号环月运行的周期比嫦娥一号更大C 嫦娥二号环月运行时向心加速度比嫦娥一号更小D 嫦娥二号环月运行时向心加速度与嫦娥一号相等 A 050 江苏省盐城市07 08学年度第二次调研考试3 3 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 若它们的速率相等 它们的轨道半径和绕行周期一定相同C 在同一轨道上同方向运行的两颗卫星 若将前面卫星速率减小 后一卫星就可能和前面卫星发生碰撞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 飞船的速率不会发生改变 C 051 北京西城区08年4月物理一模19 19 有三颗质量相同的人造地球卫星1 2 3 1是放置在赤道附近还未发射的卫星 2是靠近地球表面做圆周运动的卫星 3是在高空的一颗地球同步卫星 比较1 2 3三颗人造卫星的运动周期T 线速度v 角速度 和向心力F 下列判断正确的是 A T1F2 F3 B 053 08年3月临沂市教学质量检查考试 一 5 5 人造地球卫星可在高度不同的轨道上运转 下述判断正确的是 A 各国发射的所有人造地球卫星的运行速度都不超过B 各国发射的所有人造地球卫星的运行周期都不超过C 若卫星轨道为圆形 则该圆形的圆心必定与地心重合D 地球同步卫星可相对地面静止在北京的正上空 AC 012 湖北省黄冈中学08届9月模拟考试6 6 可以发射一颗这样的人造地球卫星 使其圆轨道 A 与地球表面上某一纬度 非赤道 是共面的同心圆B 与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆C 与地球表面上的赤道共面的同心圆 且卫星相对地球表面是静止的D 与地球表面上的赤道是共面的同心圆 且卫星相对地球表面是运动的 CD 058 08年苏 锡 常 镇四市教学情况调查 二 4 4 如图所示 A为静止于地球赤道上的物体 B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星 C为绕地球做圆周运动的卫星 P为B C两卫星轨道的交点 已知A B C绕地心运动的周期相同 相对于地心 下列说法中不正确的是 A 物体A和卫星C具有相同大小的加速度B 卫星C的运行速度大于物体A的速度C 可能出现 在每天的某一时刻卫星B在A的正上方D 卫星B在P点的运行加速度大小与卫星C的运行加速度大小相等 A 061 北京西城区2008年5月抽样18 18 神舟六号 绕地球做匀速圆周运动时 距地面高度为343km 运行周期为90分钟 嫦娥一号 绕月球做匀速圆周运动时 距月球表面高度为200km 运行周期为127分钟 已知地球半径为6400km 月球半径为1750km 嫦娥一号 与 神舟六号 相比较 下列说法中正确的是 A 嫦娥一号 的线速度大B 嫦娥一号 的角速度小C 嫦娥一号 的向心加速度大D 两者轨道半径的三次方与周期平方的比值相等 B 064 08年福建省十大名校高考模拟试题4 4 美国的全球卫星定位系统 简称GPS 由24颗卫星组成 卫星分布在等分地球的6个轨道平面上 每个轨道上又分布有4颗卫星 这些卫星距地面的高度均为20000km 我国自行建立的 北斗一号 卫星定位系统由三颗卫星组成 三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上 比较这些卫星 下列说法中正确的是 A 北斗一号 系统中的三颗卫星的质量必须相同 否则它们不能定位在同一轨道上B GPS的卫星较 北斗一号 的卫星有较小的运行速度C GPS的卫星较 北斗一号 的卫星有更大的加速度D GPS的卫星较 北斗一号 的卫星周期更短 CD 065 08年南京一中第三次模拟9 9 卫星电话在抢险救灾中能发挥重要作用 第一代 第二代海事卫星只使用静止轨道卫星 不能覆盖地球上的高纬度地区 第三代海事卫星采用同步和中轨道卫星结合的方案 它由4颗同步卫星与12颗中轨道卫星构成 中轨道卫星高度为10354公里 分布在几个轨道平面上 与赤道平面有一定的夹角 在这个高度上 卫星沿轨道旋转一周的时间为四分之一天 下 列说法中正确的是 A 中轨道卫星的线速度小于同步卫星的线速度B 中轨道卫星的线速度大于同步卫星的线速度C 在中轨道卫星经过地面某点的正上方的一天后 该卫星还在地面该点的正上方D 如果某一时刻中轨道卫星 同步卫星与地球的球心在同一直线上 那么经过6小时它们仍在同一直线上 BC