第四章 第4讲 万有引力定律及其应用.ppt

【变式训练】(2015·广州模拟)如图甲所示，a是地球赤道上的一 点，某时刻在a的正上方有三颗轨道位于赤道平面的卫星b、c、d， 各卫星的运行方向均与地球自转方向(图甲中已标出)相同，其中d是 地球同步卫星。从该时刻起，经过一段时间t(已知在t时间内三颗卫 星都还没有运行一周)，各卫星相对a的位置最接近实际的是图乙中 的(　　) 【解析】选D。根据 知，轨道半径越大，周期越大， 则角速度越小，所以经过相同的时间，三个卫星中，b转过的角度最 大，c次之，d最小，d为同步卫星，与赤道上的a保持相对静止。故 A、B、C错误，D正确。 【加固训练】据报道，我国自主研制的“嫦娥二号” 卫星在奔月的旅途中，先后完成了一系列高难度的技 术动作，在其环月飞行的高度距离月球表面100km时 开始全面工作。国际上还没有分辨率优于10m的全月球立体图像，而“嫦娥二号”立体相机具有的这种高精度拍摄能力，有助于人们对月球表面了解得更清楚，所探测到的有关月球的数据比环月飞行高度约为200km的“嫦娥一号”更加翔实。若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示，则下列说法不正确的是(　　) A.“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”更长 B.“嫦娥二号”环月运行的速度比“嫦娥一号”更大 C.“嫦娥二号”环月运行时向心加速度比“嫦娥一号”更大 D.“嫦娥二号”环月运行时角速度比“嫦娥一号”更大 【解析】选A。设“嫦娥二号”和“嫦娥一号”的运动半径分别为r1 和r2，万有引力提供向心力，由 可得周期之 比 选项A错误；线速度之比 选项B正确；向心加速 度之比 C项正确；角速度之比 选项D正确。故选A。 A.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=24h=86400s。 (3)角速度一定：与地球自转的角速度相同。 (4)高度一定：据 =4.23×104km，卫星离地面高度h=r-R≈6R(为恒量)。 (5)绕行方向一定：与地球自转的方向一致。 3. 同步卫星、近地卫星和极地卫星 B.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. C.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. 注意：三种卫星的轨道平面一定通过地球的球心. 【2015年第21题】我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面 4m 高处做一次悬停(可认为相对于月球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器质量约为 1.3×103 kg，地球质量约为月球的 81 倍，地球半径约为月球的 3.7 倍，地球表面的重力加速度大小约为 9.8 m/s2。则此探测器 A．在着陆前的瞬间，速度大小约为 8.9m/s B．悬停时受到的反冲作用力约为 2×103N C．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒 D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度 试题分析：星球表面万有引力提供重力即， 重力加速度 ，地球表面 ， 则月球表面 ， 则探测器重力 ，选项B对， 探测器自由落体，末速度 ，选项A错。 关闭发动机后，仅在月球引力作用下机械能守恒，而离开近月轨道后还有制动悬停，所以机械能不守恒，选项C错。 近月轨道即万有引力提供向心力，速度 小于近地卫星线速度，选项D对。 4. 三种圆周运动比较 卫星绕地作圆周运动 飞机绕地作圆周运动 地面上的物体随地球一起作圆周运动 例：如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是 (　　) A. B. C. D. 答案　AD 5.卫星的“超重”与“失重”: (1)卫星在进入轨道前的加速过程及返回时的减速阶段,由于具有向上的加速度,所以卫星均处于超重状态。 (2)卫星在进入轨道后的正常运转过程中,由于万有引力完全充当向心力,产生指向地心的向心加速度,卫星上的物体对支持面和悬绳无弹力作用,卫星处于完全失重状态。此状态下,在卫星上的仪器,凡制造原理与重力有关的均不能使用。