高三復(fù)習(xí) 天體和衛(wèi)星的運行

1、一一、開普勒行星運動三定律簡介、開普勒行星運動三定律簡介復(fù)習(xí)精要復(fù)習(xí)精要第一定律：所有行星都在橢圓軌道上運動，太陽則第一定律：所有行星都在橢圓軌道上運動，太陽則處在這些橢圓軌道的一個焦點上；處在這些橢圓軌道的一個焦點上；第二定律：行星沿橢圓軌道運動的過程中，與太陽的第二定律：行星沿橢圓軌道運動的過程中，與太陽的連線在單位時間內(nèi)掃過的面積相等；連線在單位時間內(nèi)掃過的面積相等；第三定律：行星軌道半長軸的立方與其周期的平方成第三定律：行星軌道半長軸的立方與其周期的平方成正比，即正比，即kTr 23開普勒行星運動的定律是在丹麥天文學(xué)家第谷的大量開普勒行星運動的定律是在丹麥天文學(xué)家第谷的大量觀測數(shù)據(jù)的基

2、礎(chǔ)上概括出的觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上概括出的, ,給出了行星運動的規(guī)律。給出了行星運動的規(guī)律。二、二、人造地球衛(wèi)星的運動參量人造地球衛(wèi)星的運動參量 這里特指繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，實際這里特指繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，實際上大多數(shù)衛(wèi)星軌道是橢圓，而中學(xué)階段對做橢圓運動上大多數(shù)衛(wèi)星軌道是橢圓，而中學(xué)階段對做橢圓運動的衛(wèi)星一般不作定量分析。的衛(wèi)星一般不作定量分析。由于衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，所以地球?qū)πl(wèi)星的由于衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，所以地球?qū)πl(wèi)星的引力充當(dāng)衛(wèi)星所需的向心力，于是有引力充當(dāng)衛(wèi)星所需的向心力，于是有 mvrTmmrrmvmarMmG 222224向向由此可知：繞地球做勻速圓

3、周運動的衛(wèi)星各個參量隨軌由此可知：繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星各個參量隨軌道半徑道半徑r的變化情況分別如下：的變化情況分別如下：(1)向心加速度向心加速度a向向與與r的平方成反比的平方成反比.2rGMa 向向當(dāng)當(dāng)r取其最小值時，取其最小值時， a向向取得最大值取得最大值. .22m/s89.gRGMamax 向向(2)線速度線速度v與與r的平方根成反比的平方根成反比rGMv 當(dāng)當(dāng)r取其最小值地球半徑取其最小值地球半徑R時，時，v取得最大值取得最大值.km/s97.RgRGMvmax (3)角速度角速度與與r的二分之三次方成反比的二分之三次方成反比3rGM 當(dāng)當(dāng)r取其最小值地球半徑取其最小值地球半

4、徑R時，時，取得最大值取得最大值.rad/s1023133 .RgRGMmax (4)周期周期T與與r的二分之三次方成正比的二分之三次方成正比.GMrT32 當(dāng)當(dāng)r取其最小值地球半徑取其最小值地球半徑R時，時，T取得最小值取得最小值.min84223 gRGMRTmin 三、三、宇宙速度及其意義宇宙速度及其意義(1)三個宇宙速度的值分別為三個宇宙速度的值分別為v1=7.9 km/sv2=11.2 km/sv3=16.9 km/s(2)宇宙速度的意義宇宙速度的意義當(dāng)發(fā)射速度當(dāng)發(fā)射速度v與宇宙速度分別有如下關(guān)系時，被發(fā)射與宇宙速度分別有如下關(guān)系時，被發(fā)射物體的運動情況將有所不同物體的運動情況將有所

5、不同當(dāng)當(dāng)vv1時，被發(fā)射物體最終仍將落回地面；時，被發(fā)射物體最終仍將落回地面；當(dāng)當(dāng)v1vv2時，被發(fā)射物體將環(huán)繞地球運動，成為時，被發(fā)射物體將環(huán)繞地球運動，成為地球衛(wèi)星；地球衛(wèi)星；當(dāng)當(dāng)v2vv3時，被發(fā)射物體將脫離地球束縛，成時，被發(fā)射物體將脫離地球束縛，成為環(huán)繞太陽運動的為環(huán)繞太陽運動的“人造行星人造行星”；當(dāng)當(dāng)vv3時，被發(fā)射物體將從太陽系中逃逸。時，被發(fā)射物體將從太陽系中逃逸。四、四、同步衛(wèi)星的三個特征同步衛(wèi)星的三個特征(1) 周期等于地球自轉(zhuǎn)周期即周期等于地球自轉(zhuǎn)周期即T=24小時；小時；(2) 軌道平面必與赤道平面重合；軌道平面必與赤道平面重合；(3) 高度高度h為確定的值為確定的值

6、h=5.6R=3.58104km ：)hR()T(m)hR(MmG 222 km105834443222322 .RTgRRGMTh 1有一顆在地球赤道上方飛行的人造衛(wèi)星，日落兩有一顆在地球赤道上方飛行的人造衛(wèi)星，日落兩小時后赤道附近的人仍能在正上方看到它，若地球半小時后赤道附近的人仍能在正上方看到它，若地球半徑為徑為R，衛(wèi)星飛行高度，衛(wèi)星飛行高度h （ ）A不會小于不會小于RB不會小于不會小于C不會小于不會小于 D不會小于不會小于R)13( R)3-(233)-3(2R 解：解：日落兩小時地球轉(zhuǎn)過日落兩小時地球轉(zhuǎn)過 =300角，如圖示，角，如圖示，RhR地球地球太太陽陽光光由幾何關(guān)系得由幾何

7、關(guān)系得Rcos)hR( 3033)-3(2Rh D 1關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是 （ ）A人造衛(wèi)星離地面高度越大，運行周期越小人造衛(wèi)星離地面高度越大，運行周期越小B人造衛(wèi)星離地面高度越大，運行速度越小人造衛(wèi)星離地面高度越大，運行速度越小C所有同步衛(wèi)星只能地赤道上空的同一軌道上所有同步衛(wèi)星只能地赤道上空的同一軌道上D同步衛(wèi)星運行軌道可以是圓，也可是橢圓同步衛(wèi)星運行軌道可以是圓，也可是橢圓B C7土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一是土星的兩顆衛(wèi)星，都沿近似土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一是土星的兩顆衛(wèi)星，都沿近似為圓周的軌道繞土星運動。其參數(shù)如下表所示，則為圓周的軌道繞土星運動。其參數(shù)如下

8、表所示，則兩衛(wèi)星相比土衛(wèi)十兩衛(wèi)星相比土衛(wèi)十 （ ）衛(wèi)星半徑衛(wèi)星半徑(m)衛(wèi)星質(zhì)量衛(wèi)星質(zhì)量(kg)軌道半徑軌道半徑(m)土衛(wèi)十土衛(wèi)十8.901042.0110181.51108土衛(wèi)十一土衛(wèi)十一5.701045.6010171.51108（A）受土星的萬有引力較大）受土星的萬有引力較大（B）衛(wèi)星表面附近的重力加速度較大）衛(wèi)星表面附近的重力加速度較大（C）繞土星做圓周運動的向心加速度較大）繞土星做圓周運動的向心加速度較大（D）動能較大）動能較大 ABD8目前世界已進(jìn)入太空時代目前世界已進(jìn)入太空時代 “嫦娥奔月嫦娥奔月”工程工程的順利實施，標(biāo)志著我國的航天事業(yè)進(jìn)入世界先進(jìn)的順利實施，標(biāo)志著我國的航天事

9、業(yè)進(jìn)入世界先進(jìn)行列在一次探索太空的過程中，宇宙飛船在近地行列在一次探索太空的過程中，宇宙飛船在近地點點200km、遠(yuǎn)地點、遠(yuǎn)地點343km的橢圓軌道上運行時，其的橢圓軌道上運行時，其周期為周期為T，機(jī)械能為，機(jī)械能為E，通過遠(yuǎn)地點時的速度為，通過遠(yuǎn)地點時的速度為v，加速度為加速度為a當(dāng)飛船運動到遠(yuǎn)地點時實施變軌，轉(zhuǎn)當(dāng)飛船運動到遠(yuǎn)地點時實施變軌，轉(zhuǎn)到離地面高度為到離地面高度為343km的圓軌道上運行，則飛船在的圓軌道上運行，則飛船在此圓軌道上運行時此圓軌道上運行時 ( )A運行周期小于運行周期小于T B速度大于速度大于vC加速度等于加速度等于a D機(jī)械能等于機(jī)械能等于EB C7我國未來將建立月球

10、基地，并在繞月軌道上建造空我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站如圖所示，關(guān)閉動力的航天飛機(jī)在月球引力作間站如圖所示，關(guān)閉動力的航天飛機(jī)在月球引力作用下向月球靠近，并將與空間站在用下向月球靠近，并將與空間站在B處對接，已知空間處對接，已知空間站繞月軌道半徑為站繞月軌道半徑為r，周期為，周期為T，引力常量為，引力常量為G，下列說，下列說法中正確的是法中正確的是 ( ) A圖中航天飛機(jī)正加速飛向圖中航天飛機(jī)正加速飛向B處處 B航天飛機(jī)在航天飛機(jī)在B處由橢圓軌道處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道必須點火減速進(jìn)入空間站軌道必須點火減速 C根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量 D根

11、據(jù)題中條件可以算出空間站受根據(jù)題中條件可以算出空間站受到月球引力的大小到月球引力的大小空間站空間站航天飛機(jī)航天飛機(jī)月球月球BA B C16據(jù)報道，嫦娥二號探月衛(wèi)星將于據(jù)報道，嫦娥二號探月衛(wèi)星將于2009年前后發(fā)射年前后發(fā)射,其環(huán)月飛行的高度距離月球表面其環(huán)月飛行的高度距離月球表面100 km，所探測到的，所探測到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)將比環(huán)月飛行高度為有關(guān)月球的數(shù)據(jù)將比環(huán)月飛行高度為200 km的嫦娥一的嫦娥一號更加翔實。若兩顆衛(wèi)星環(huán)月運行均可視為勻速圓周號更加翔實。若兩顆衛(wèi)星環(huán)月運行均可視為勻速圓周運動，運行軌道如圖所示。則運動，運行軌道如圖所示。則 ( ) A嫦娥二號環(huán)月運行的周期比嫦娥一號更小

12、嫦娥二號環(huán)月運行的周期比嫦娥一號更小 B嫦娥二號環(huán)月運行的周期比嫦娥一號更大嫦娥二號環(huán)月運行的周期比嫦娥一號更大 C嫦娥二號環(huán)月運行時向心嫦娥二號環(huán)月運行時向心 加速度比嫦娥一號更小加速度比嫦娥一號更小 D嫦娥二號環(huán)月運行時向心嫦娥二號環(huán)月運行時向心 加速度與嫦娥一號相等加速度與嫦娥一號相等月球月球嫦娥一號嫦娥一號嫦娥二號嫦娥二號A 3關(guān)于人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船，下列說法中關(guān)于人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船，下列說法中錯錯誤的誤的是是 ( ) A若已知人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，利若已知人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，利用引力常量，就可以算出地球質(zhì)量用引力常量，就可以算出地球質(zhì)量 B兩顆人造地

13、球衛(wèi)星，若它們的速率相等，它們的兩顆人造地球衛(wèi)星，若它們的速率相等，它們的軌道半徑和繞行周期一定相同軌道半徑和繞行周期一定相同 C在同一軌道上同方向運行的兩顆衛(wèi)星，若將前在同一軌道上同方向運行的兩顆衛(wèi)星，若將前面衛(wèi)星速率減小，后一衛(wèi)星就可能和前面衛(wèi)星發(fā)生碰面衛(wèi)星速率減小，后一衛(wèi)星就可能和前面衛(wèi)星發(fā)生碰撞撞 D在繞地球飛行的宇宙飛船中，若宇航員從艙內(nèi)在繞地球飛行的宇宙飛船中，若宇航員從艙內(nèi)慢慢走出并離開飛船，飛船的速率不會發(fā)生改變慢慢走出并離開飛船，飛船的速率不會發(fā)生改變C19有三顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星有三顆質(zhì)量相同的人造地球衛(wèi)星1、2、3，1是是放置在赤道附近還未發(fā)射的衛(wèi)星，放置在赤道附近還

14、未發(fā)射的衛(wèi)星，2是靠近地球表是靠近地球表面做圓周運動的衛(wèi)星，面做圓周運動的衛(wèi)星，3是在高空的一顆地球同步是在高空的一顆地球同步衛(wèi)星。比較衛(wèi)星。比較1、2、3三顆人造衛(wèi)星的運動周期三顆人造衛(wèi)星的運動周期T、線、線速度速度v、角速度角速度 和向心力和向心力F，下列判斷正確的是，下列判斷正確的是 （ ）AT1 T2 T3 B1= 3 2Cv1 = v3 F2 F3 B5人造地球衛(wèi)星可在高度不同的軌道上運轉(zhuǎn)，下人造地球衛(wèi)星可在高度不同的軌道上運轉(zhuǎn)，下述判斷正確的是述判斷正確的是 （ ）A各國發(fā)射的所有人造地球衛(wèi)星的運行速度都不各國發(fā)射的所有人造地球衛(wèi)星的運行速度都不超過超過B各國發(fā)射的所有人造地球衛(wèi)星

15、的運行周期都不各國發(fā)射的所有人造地球衛(wèi)星的運行周期都不超過超過C若衛(wèi)星軌道為圓形，則該圓形的圓心必定與地若衛(wèi)星軌道為圓形，則該圓形的圓心必定與地心重合心重合D地球同步衛(wèi)星可相對地面靜止在北京的正上空地球同步衛(wèi)星可相對地面靜止在北京的正上空地RGMvm GMRRTm地地2 A C 6.可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星,使其圓軌道使其圓軌道（ ）A與地球表面上某一緯度（非赤道）是共面的同與地球表面上某一緯度（非赤道）是共面的同心圓心圓B與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面的與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面的同心圓同心圓C與地球表面上的赤道共面的同心圓，且衛(wèi)星相與

16、地球表面上的赤道共面的同心圓，且衛(wèi)星相對地球表面是靜止的對地球表面是靜止的D與地球表面上的赤道是共面的同心圓，且衛(wèi)星與地球表面上的赤道是共面的同心圓，且衛(wèi)星相對地球表面是運動的相對地球表面是運動的 C D4如圖所示，如圖所示，A為靜止于地球赤道上的物體，為靜止于地球赤道上的物體，B為繞為繞地球做橢圓軌道運行的衛(wèi)星，地球做橢圓軌道運行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，的衛(wèi)星，P為為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點已知兩衛(wèi)星軌道的交點已知A、B、C繞地心運動的周期相同相對于地心，下列說法中繞地心運動的周期相同相對于地心，下列說法中不不正確正確的是的是 ( )A物體物體A和衛(wèi)星和衛(wèi)星C具有

17、相同大小的加速度具有相同大小的加速度B衛(wèi)星衛(wèi)星C的運行速度大于物體的運行速度大于物體A的速度的速度 C可能出現(xiàn)：在每天的某一時刻可能出現(xiàn)：在每天的某一時刻衛(wèi)星衛(wèi)星B在在A的正上方的正上方D衛(wèi)星衛(wèi)星B在在P點的運行加速度大小點的運行加速度大小與衛(wèi)星與衛(wèi)星C的運行加速度大小相等的運行加速度大小相等CBAPA18“神舟六號神舟六號”繞地球做勻速圓周運動時，距地面繞地球做勻速圓周運動時，距地面高度為高度為343km，運行周期為，運行周期為90分鐘；分鐘； “嫦娥一號嫦娥一號”繞月球做勻速圓周運動時，距月球表面高度為繞月球做勻速圓周運動時，距月球表面高度為200km，運行周期為運行周期為127分鐘。已知

18、地球半徑為分鐘。已知地球半徑為6400km，月球，月球半徑為半徑為1750km。“嫦娥一號嫦娥一號”與與“神舟六號神舟六號”相比相比較，下列說法中正確的是較，下列說法中正確的是 ( )A“嫦娥一號嫦娥一號”的線速度大的線速度大 B“嫦娥一號嫦娥一號”的角速度小的角速度小C“嫦娥一號嫦娥一號”的向心加速度大的向心加速度大 D兩者軌道半徑的三次方與周期平方的比值相等兩者軌道半徑的三次方與周期平方的比值相等B4美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱GPS）由）由24顆衛(wèi)顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星分布在等分地球的星組成，衛(wèi)星分布在等分地球的6個軌道平面上，每個軌道平面上，每個軌道上又分布有個軌

19、道上又分布有4顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星距地面的高度顆衛(wèi)星，這些衛(wèi)星距地面的高度均為均為20000km我國自行建立的我國自行建立的“北斗一號北斗一號”衛(wèi)星衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三顆衛(wèi)星組成，三顆衛(wèi)星都定位在距地定位系統(tǒng)由三顆衛(wèi)星組成，三顆衛(wèi)星都定位在距地面面36000km的地球同步軌道上比較這些衛(wèi)星，下的地球同步軌道上比較這些衛(wèi)星，下列說法中正確的是列說法中正確的是 （ ）A“北斗一號北斗一號”系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的質(zhì)量必須相同，系統(tǒng)中的三顆衛(wèi)星的質(zhì)量必須相同，否則它們不能定位在同一軌道上否則它們不能定位在同一軌道上BGPS的衛(wèi)星較的衛(wèi)星較“北斗一號北斗一號”的衛(wèi)星有較小的運行的衛(wèi)星有較小的運行速度速度CGPS的衛(wèi)星較的衛(wèi)星較“北斗一號北斗一號