高中物理 第5章 萬有引力與航天 習(xí)題課1 天體運動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天體運動各物理量與軌道半徑的關(guān)系 學(xué)習(xí)目標1 掌握運用萬有引力定律和圓周運動知識分析天體運動問題的基本思路 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 重點知識探究 當堂達標檢測 重點知識探究 一 天體運動的分析與計算 1 基本思路 一般行星或衛(wèi)星的運動可看做勻速圓周運動 所需向心力由中心天體對它的萬有引力提供 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處做勻速圓周運動 則 答案 解析 針對訓(xùn)練某著陸器完成了對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動的軌道艙 其過程如圖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的軌道上做圓周運動時 有 二 天體運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的勻速圓周運動 以上結(jié)論可總結(jié)為 一定四定 越遠越慢 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 碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境 假定有甲 乙兩塊碎片繞地球運動的軌道都是圓 甲的運行速率比乙的大 則下列說法中正確的是A 甲的運行周期一定比乙的長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 無法判斷向心力的大小 故C錯誤 例3如圖2所示 a b是兩顆繞地球做勻速圓周運動的人造衛(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)星均做勻速圓周運動 F萬 F向 向心力選不同的表達式分別分析 當堂達標檢測 1 衛(wèi)星各運動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動 不考慮質(zhì)量變化 相對于在軌道1上 飛船在軌道2上的A 速度大B 向心加速度大C 運行周期長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動 萬有引力提供向心力 即F引 F向 因為r1v2 a1 a2 T1 2 選項C D正確 2 行星各運動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的引力 并繞太陽做勻速圓周運動 下列說法正確的是A 太陽對各小行星的引力相同B 各小行星繞太陽運動的周期均小于一年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)各小行星繞太陽做圓周運動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 天體運動各參量的比較 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動 下列說法正確的是A 甲的向心加速度比乙的小B 甲的運行周期比乙的小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動 萬有引力提供各自做勻速圓周運動的向心力 由已知條件可得a甲 a乙 T甲 T乙 甲 乙 v甲 v乙 故正確選項為A 4 天體運動的分析與計算 如圖6所示 A B為地球周圍的兩顆衛(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