云南省石屏高级中学2017-2018学年高中物理人教版必修二假期作业：第8讲　万有引力定律和航天.docx

第8讲　万有引力定律和航天【复习目标】　1.学会求解、比较卫星的线速度、周期、角速度、加速度等.2.能处理简单的双星问题.3.学会处理卫星变轨问题．一、天体做圆周运动基本物理量的求解卫星围绕中心天体转动时，由万有引力提供向心力可知，一旦轨道半径确定，卫星的线速度、角速度、周期、转速、加速度均确定．例1　现有两颗绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和B，它们的轨道半径分别为rA和rB.如果rArB，则(　　)A．卫星A的运动周期比卫星B的运动周期大B．卫星A的线速度比卫星B的线速度大C．卫星A的角速度比卫星B的角速度大D．卫星A的加速度比卫星B的加速度大变式训练1　国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　)图1A．a2＞a1＞a3 B．a3＞a2＞a1C．a3＞a1＞a2 D．a1＞a2＞a3规律总结　对单个卫星来说：定半径、定周期、定线速度、定角速度、定加速度；对多个卫星来说：可以先写出表达该物理量的通式，然后再进行比较．二、双星问题两个恒星在相互间的万有引力作用下围绕两星连线上的某一点做匀速圆周运动，两者具有相同的角速度、周期、转速等．解题方法依然是万有引力提供向心力，在表达向心力时，尽量用相同的量来表达．例2　我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星．某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动．天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G.由此可求出S2的质量为(　　)A. B.C. D.变式训练2　美国科学家通过射电望远镜观察到宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统：三颗星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一半径为R的圆形轨道上运行．设每个星体的质量均为M，忽略其它星体对它们的引力作用，则(　　)A．环绕星运动的角速度为B．环绕星运动的线速度为C．环绕星运动的周期为4π D．环绕星运动的周期为2π 规律总结　在处理双星问题列万有引力提供向心力的表达式时，注意万有引力中的r与恒星做圆周运动的轨道半径R并不相同，需要仔细区分．三、卫星对接与变轨问题当万有引力不足以提供向心力时，卫星就会做离心运动，实现从低轨道到高轨道的转移；当万有引力大于向心力时，卫星就会做向心运动，实现从高轨道到低轨道的转移．例3　我国成功发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接．假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(　　)图2A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接变式训练3　(多选)如图3所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的“长征三号丙”运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100 km，周期为118 min的工作轨道，开始对月球进行探测．下列说法正确的是(　　)图3A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小B．卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时大C．卫星在轨道Ⅲ上运动周期比在轨道Ⅰ上短D．卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上多题组一　天体做圆周运动基本物理量的求解1．(多选)质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动．已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的(　　)A．线速度v＝B．角速度ω＝C．运行周期T＝2πD．向心加速度a＝2．“嫦娥二号”环月飞行的高度为100 km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200 km的“嫦娥一号”更加详实．若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图4所示．则(　　)图4A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”大B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小C．“嫦娥二号”环月运行的向