资源简介

(共16张PPT)
7.5.1 宇宙航行习题课
衡阳市八中高一物理教研组
制作人：
万有引力定律
1
三种宇宙速度的比较
3
变轨问题
2
宇宙速度的计算
课程目标
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4
小专1、三种宇宙速度的比较
例1: 1、关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确的是（ ）
A. 它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度
B. 它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度
C. 它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速度
D. 它是能使卫星进入轨道的最大发射速度
BC
小专1、三种宇宙速度的比较
变式1: 2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（ ）
A. 一定等于7.9km/s
B. 等于或小于7.9km/s
C. 一定大于7.9km/s
D. 介于7.9—11.2km/s之间
C
小专1、三种宇宙速度的比较
变式2:关于三种宇宙速度的说法正确的是（ ）
A、第一宇宙速度v1=7.9km/s，第二宇宙速度v2=11.2km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时速度大于等于v1，小于v2。
B. 美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度。
C. 第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度。
D. 第一宇宙速度7.9km/s是人造地球卫星的最大发射速度 。
C
小专2、宇宙速度的计算
例2: 某星球直径为d，宇航员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为 （ ）
D
小专2、宇宙速度的计算
变式1: 我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由减速到零的过程已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为( )
B
小专2、宇宙速度的计算
变式2: 假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体，设想以地心为圆心，在半径为r处开凿一圆形隧道，在隧道内有一小球绕地心做匀速圆周运动，且对隧道内外壁的压力为零，如图所示。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。地球的第一宇宙速度为v1，小球的线速度为v2，则v1/v2等于( )
B
小专2、宇宙速度的计算
问题2:谁的质量更大？
问题2:谁的密度更大？
P1质量
P2平均密度
小专2、宇宙速度的计算
变式4: 已知人造卫星A绕火星做匀速圆周运动所能达到的最大速度为v，最小周期为T。现有人造卫星B绕火星做匀速圆周运动，运行半径是火星半径的n倍。引力常量为G，则 ( )
A C
小专2、宇宙速度的计算
变式5: 2.2020年1月4日，天文学界公布了一系列最新的天文学进展。其中的一项是发现了一颗距离地球约100光年的恒星T0I-700，它位于剑鱼座，质量大约是太阳的40%。TOI-700d是环绕该恒星做匀速圆周运动的一颗行星，且位于恒星宜居带内，其公转周期为37天。若已知日地距离、地球公转周期和引力常量，结合上述信息，可知（ ）
A. 能估算出恒星的平均密度
B. 能估算出行星的质量
C. 能估算出行星的运行速度
D. 能估算出行星的第一宇宙速度
C
小专2、宇宙速度的计算
变式6: 使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝v1。已知某星球的半径为地球半径R的4倍，质量为地球质量M的2倍，地球表面重力加速度为g。不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为 （ ）
C
卫星的v、an、T和卫星轨道r的关系
高 轨 低 速 长 周 期 ！
小专2、不同轨道的v、w、T和a计算
例2: 2018年11月19日凌晨，我国第四十二、四十三颗“北斗导航卫星”以“一箭双星”的方式发射成功．这两颗卫星分别用a、b表示，若a、b两颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径分别为和，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
B C
小专3、变轨问题
例题1: “嫦娥四号”探测器于2018年12月8日由长征三号乙运载火箭发射升空，经过了26天飞行之后，于2019年1月3日成功着陆月球背面，通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。如图所示为“嫦娥四号”飞行轨道示意图。下列说法正确的是（ ）
A. “嫦娥四号”探测器在与火箭分离前始终处于失重状态
B. “嫦娥四号”探测器在月球附近降轨前后，速度增大
C. “嫦娥四号”探测器由地球飞向近月轨道过程中，万有引力逐渐减小。
D. 不通过鹊桥中继卫星在月球背面无法将信息传回地球。
C
小专3、变轨问题
变式2: 2018年12月8日，“嫦娥四号”在西昌卫星发射中心由“长征三号乙”运载火箭发射；2018年12月12日16时45分，“嫦娥四号”成功实施“近月制动”，进入了近月点约100公里的环月轨道；2019年1月3日，“嫦娥四号”成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆。若“嫦娥四号”从距月球表面高度为的环月圆形轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q登月，如图所示。则关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是（ ）
A. 沿轨道Ⅰ运动至P点时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
B. 沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期
C. 在轨道Ⅰ、Ⅱ上分别经过P点时的加速度相等
D. 沿轨道Ⅱ运行时，在P点的速度大于在Q点的速度
A C
C
b
a
C
C
1、如果a卫星在地球表面附近环绕，b卫星正好是地球半径的2倍且在Q轨道上，c卫星到地心距离和b相同，a的速率是b的几倍，a的加速度是c的几倍？
2、质量相同的卫星在c处速率大还是b处速率大？

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