《高一物理必修2》6.5 宇宙航行专题 同步专项练习

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宇宙航行
打卡：让优秀成为习惯 整理：陈庆威
【知识方法——重点突出】
一、宇宙速度的理解和计算
1．第一宇宙速度的推导
方法一：由 G＝m得
v
1＝ ≈7.9×103 m/s.
方法二：由 mg＝m得
v
1＝≈7.9×103 m/s.
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时
它的运行周期最短，Tmin＝2π≈5075 s≈85 min.
2．第二、三宇宙速度
(1)第二宇宙速度：
v
2＝11.2 km/s，是卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度．
(2)第三宇宙速度：
v
3＝16.7 km/s，是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
3．宇宙速度与运动轨迹的关系
(1)
v
发＝7.9 km/s 时，卫星在地球表面绕地球做匀速圆周运动(近地卫星)．
(2)7.9 km/s<
v
发<11.2 km/s 时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆．
(3)11.2 km/s≤
v
发<16.7 km/s 时，卫星绕太阳做椭圆运动．
(4)
v
发≥16.7 km/s 时，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间．
二、卫星运行参量的比较与计算
1．五个常用方程
(1)对环绕天体
(2)中心天体表面物体：G＝mg.
2．物理量随轨道半径变化的规律
3．人造卫星
(1)地球同步卫星的特点
① 轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合．
② 周期一定：与地球自转周期相同，即 T＝24 h＝86400 s.
③ 角速度一定：与地球自转的角速度相同．
④ 高 度 一 定 ： 据 G＝mr 得r＝ ≈ 4.24×104 km ， 卫 星 离 地 面 高 度 h＝r－
R≈3.6×104 km(为恒量)．
⑤ 速率一定：运行速度
v
＝≈3.08 km/s(为恒量)．
⑥ 绕行方向一定：与地球自转的方向一致．
(2)极地卫星和近地卫星
① 极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球
覆盖．
② 近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半
径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为 7.9 km/s.
③ 上述两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心．
4．卫星的运行轨道
(1)赤道轨道(2)极地轨道(3)其他轨道
【例题精选——最新最全】
1．（2021·山东德州市·高一期末）嫦娥五号返回器于 2020 年12 月17 日凌晨携带月球
样品揽月归来，实现了中国航天史的多个重大突破，这是中国航天计划迅速发展的又
一个新的里程碑。下列说法中正确的是（　　）
A．嫦娥五号返回器进入大气层后，处于完全失重状态
B．地面卫星控制中心在分析嫦娥五号的运行轨迹时，可以将其视为质点
C．在控制嫦娥五号与轨道器和返回器的组合体交会对接时，可以将其视为质点
D．嫦娥五号绕月球飞行一周的过程中，始终处于平衡状态
2．（2020·河北省晋州市第二中学高一期中）下列关于三种宇宙速度的说法正确的是
（　　）
A．第一宇宙速度 v=7.9km/s，第二宇宙速度 v=11.2km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道
上运动时的速度大于等于 v1，小于 v2
B．中国发射的“嫦娥”号月球探测器，其发射速度大于第三宇宙速度
C．第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最大发
射速度
D．第一宇宙速度 7.9km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
3．（2021·全国高一课时练习）火星探测器在地球上发射后向火星运动，最终绕火星
做匀速圆周运动，则其发射速度可以是下列的哪些数据（　　）
A．等于或小于 11.2km/s B．一定大于 16.7km/s
C．介于 11.2m/s～16.7m/s D．介于 11.2km/s～16.7km/s
4．（2021·科尔沁左翼后旗甘旗卡第二高级中学高一期末）如图所示，由我国自主研
发的北斗卫星导航系统，空间段计划由 35 颗卫星组成，包括 5颗静止轨道卫星、27 颗
地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。目前已经实现了覆盖亚太地区的定位、导航
和授时以及短报文通信服务能力，预计到 2020 年左右，将建成覆盖全球的北斗卫星导
航系统。关于其中的静止轨道卫星（同步卫星），下列说法中正确的是（　　）
A．该卫星一定不会运动到通辽市正上方天空
B．该卫星处于完全失重状态，卫星所在处的重力加速度为零
C．该卫星若受到太阳风暴影响后速度变小，它的轨道半径将变大
D．该卫星相对于地球静止，其运行速度等于地球赤道处自转的线速度
5．（2021·全国高一专题练习）2018 年12 月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想
的嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月
背刻上了中国足迹。已知月球的质量为 M、半径为 R，探测器的质量为 m，引力常量
为G。嫦娥四号探测器围绕月球做半径为 r的匀速圆周运动时，探测器的（ ）
A．线速度为 B．角速度为
C．周期为 2π D．向心加速度为
6．（2019·河南洛阳市·洛阳一高高一月考）如图，地球半径为 R，A为地球赤道表面上
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