高中物理 第5章 萬(wàn)有引力與航天 習(xí)題課1 天體運(yùn)動(dòng)各物理量與軌道半徑的關(guān)系課件 滬科版必修2

第5章 習(xí)題課1天體運(yùn)動(dòng)各物理量與軌道半徑的關(guān)系 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 掌握運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)分析天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路 2 掌握天體的線速度 角速度 周期 向心加速度與軌道半徑的關(guān)系 內(nèi)容索引 重點(diǎn)知識(shí)探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 重點(diǎn)知識(shí)探究 一 天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算 1 基本思路 一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 所需向心力由中心天體對(duì)它的萬(wàn)有引力提供 即F引 F向 2 常用關(guān)系 例1 多選 地球半徑為R0 地面重力加速度為g 若衛(wèi)星在距地面R0處做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 則 答案 解析 針對(duì)訓(xùn)練某著陸器完成了對(duì)月球表面的考察任務(wù)后 由月球表面回到圍繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道艙 其過(guò)程如圖1所示 設(shè)軌道艙的質(zhì)量為m 月球表面的重力加速度為g 月球的半徑為R 軌道艙到月球中心的距離為r 引力常量為G 求軌道艙的速度和周期 答案 解析 圖1 軌道艙在半徑為r的軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 有 二 天體運(yùn)行的各物理量與軌道半徑的關(guān)系 設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 以上結(jié)論可總結(jié)為 一定四定 越遠(yuǎn)越慢 答案 解析 例22009年2月11日 俄羅斯的 宇宙 2251 衛(wèi)星和美國(guó)的 銥 33 衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞 這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件 碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境 假定有甲 乙兩塊碎片繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓 甲的運(yùn)行速率比乙的大 則下列說(shuō)法中正確的是A 甲的運(yùn)行周期一定比乙的長(zhǎng)B 甲距地面的高度一定比乙的高C 甲的向心力一定比乙的小D 甲的向心加速度一定比乙的大 由于未知兩碎片的質(zhì)量 無(wú)法判斷向心力的大小 故C錯(cuò)誤 例3如圖2所示 a b是兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星 它們距地面的高度分別是R和2R R為地球半徑 下列說(shuō)法中正確的是 答案 解析 圖2 解析兩衛(wèi)星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng) F萬(wàn) F向 向心力選不同的表達(dá)式分別分析 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 衛(wèi)星各運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系 多選 如圖3所示 飛船從軌道1變軌至軌道2 若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 不考慮質(zhì)量變化 相對(duì)于在軌道1上 飛船在軌道2上的A 速度大B 向心加速度大C 運(yùn)行周期長(zhǎng)D 角速度小 1 2 3 4 答案 解析 圖3 1 2 3 4 解析飛船繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力提供向心力 即F引 F向 因?yàn)閞1v2 a1 a2 T1 2 選項(xiàng)C D正確 2 行星各運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系 如圖4所示 在火星與木星軌道之間有一小行星帶 假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽(yáng)的引力 并繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 下列說(shuō)法正確的是A 太陽(yáng)對(duì)各小行星的引力相同B 各小行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年C 小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D 小行星帶內(nèi)各小行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值 1 2 3 4 答案 解析 圖4 1 2 3 4 3 天體運(yùn)動(dòng)各參量的比較 如圖5所示 甲 乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 下列說(shuō)法正確的是A 甲的向心加速度比乙的小B 甲的運(yùn)行周期比乙的小C 甲的角速度比乙的大D 甲的線速度比乙的大 答案 解析 1 2 3 4 圖5 1 2 3 4 解析甲 乙兩衛(wèi)星分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力提供各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 由已知條件可得a甲 a乙 T甲 T乙 甲 乙 v甲 v乙 故正確選項(xiàng)為A 4 天體運(yùn)動(dòng)的分析與計(jì)算 如圖6所示 A B為地球周?chē)膬深w衛(wèi)星 它們離地面的高度分別為h1 h2 已知地球半徑為R 地球表面重力加速度為g 求 1 A的線