6.5 宇宙航行、雙星、三星、變軌、復(fù)習(xí)題

1、1 萬(wàn)戶飛天萬(wàn)戶飛天世界上第一個(gè)想利用火箭飛行的人世界上第一個(gè)想利用火箭飛行的人 1414世紀(jì)世紀(jì)五、夢(mèng)想成真五、夢(mèng)想成真19611961年年4 4月月1212日蘇聯(lián)空軍少校日蘇聯(lián)空軍少校加加林乘坐東方一號(hào)載人飛加加林乘坐東方一號(hào)載人飛船進(jìn)入太空，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)進(jìn)船進(jìn)入太空，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)進(jìn)入太空的夢(mèng)想。入太空的夢(mèng)想。19691969年年7 7月月2020日，阿波羅日，阿波羅1111號(hào)將人類(lèi)送上了月球。號(hào)將人類(lèi)送上了月球。19701970年年4 4月月2424日我國(guó)日我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星升空第一顆人造衛(wèi)星升空 二二 夢(mèng)想成真夢(mèng)想成真2 2 中國(guó)的航天成就中國(guó)的航天成就20072007年年1010月月24

2、24日嫦娥日嫦娥一號(hào)月球探測(cè)器發(fā)射一號(hào)月球探測(cè)器發(fā)射成功成功20032003年年1010月月1515日日神舟五號(hào)神舟五號(hào)楊利偉楊利偉20052005年年1010月月1212日日神舟六號(hào)神舟六號(hào)費(fèi)俊龍聶海勝費(fèi)俊龍聶海勝20082008年年9 9月月2525日日神舟七號(hào)神舟七號(hào)翟志剛劉伯明翟志剛劉伯明景海鵬景海鵬3 3 展望未來(lái)展望未來(lái)美國(guó)美國(guó)“鳳凰鳳凰”號(hào)火星探測(cè)器號(hào)火星探測(cè)器20072007年年8 8月月4 4日發(fā)射，日發(fā)射，20082008年年5 5月月2525日在火星著陸。日在火星著陸?！翱ㄎ髂峥ㄎ髂帷碧?hào)土星探測(cè)器號(hào)土星探測(cè)器19971997年年1010月月1515日發(fā)射升空，日發(fā)射升空，

3、20042004年年1 1日飛抵土星。日飛抵土星。“先驅(qū)者先驅(qū)者”1010號(hào)號(hào)太空探測(cè)器太空探測(cè)器19721972年年3 3月月2 2日發(fā)射升空，日發(fā)射升空， 19861986年年6 6月飛出太陽(yáng)系月飛出太陽(yáng)系光子火箭光子火箭星球大戰(zhàn)星球大戰(zhàn)超光速飛船超光速飛船“千年隼千年隼”號(hào)號(hào)A、B組成雙星系，質(zhì)量分別為組成雙星系，質(zhì)量分別為m1、m2，兩者間距為，兩者間距為L(zhǎng)，求求A作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r1及周期及周期T（已知萬(wàn)有引力常量為（已知萬(wàn)有引力常量為G）已知雙星系統(tǒng)中兩顆恒星繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做已知雙星系統(tǒng)中兩顆恒星繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期

4、均為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T(mén)，兩顆恒星之間的距離為，兩顆恒星之間的距離為L(zhǎng)，雙星，雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量為系統(tǒng)的總質(zhì)量為一、雙星問(wèn)題一、雙星問(wèn)題（記住以下記住以下7個(gè)問(wèn)題）個(gè)問(wèn)題）雙星周期雙星周期T和角速度和角速度相同，相同，向心力大小相等；向心力大小相等；寫(xiě)出每一顆星對(duì)應(yīng)的向心力方程；寫(xiě)出每一顆星對(duì)應(yīng)的向心力方程；寫(xiě)出周期的表達(dá)式；或者寫(xiě)出周期的表達(dá)式；或者雙星的總質(zhì)量表達(dá)式：雙星的總質(zhì)量表達(dá)式：雙星半徑與雙星質(zhì)量的關(guān)系式；雙星半徑與雙星質(zhì)量的關(guān)系式；雙星線速度與雙星質(zhì)量的關(guān)系式；雙星線速度與雙星質(zhì)量的關(guān)系式；雙星向心加速度與雙星質(zhì)量的關(guān)系式；雙星向心加速度與雙星質(zhì)量的關(guān)系式；雙星半徑與雙星間距離

5、雙星半徑與雙星間距離L的關(guān)系；的關(guān)系；二、二、赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星設(shè)地球質(zhì)量為設(shè)地球質(zhì)量為M，地球半徑為，地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)的角速度為，地球自轉(zhuǎn)的角速度為，同步，同步衛(wèi)星的軌道半徑為衛(wèi)星的軌道半徑為rRmRMmG22RmmgRMmG赤22rmrMmG221、赤道上的物體：、赤道上的物體：2、近地衛(wèi)星：、近地衛(wèi)星：3、同步衛(wèi)星：、同步衛(wèi)星：總結(jié)：總結(jié)：1、近地和同步，都滿足萬(wàn)有引等于向心力方程，、近地和同步，都滿足萬(wàn)有引等于向心力方程，所以所以a、v、T的計(jì)算式相同，定性關(guān)系也成立；的計(jì)算式相同，定性關(guān)系也成立；2、赤道上的物體和同步，有相同的周期

6、和角速度，、赤道上的物體和同步，有相同的周期和角速度，所以比較所以比較a和和v,要用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：要用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：a=2r，vr3、近地和赤道通過(guò)同步聯(lián)系在一起；、近地和赤道通過(guò)同步聯(lián)系在一起；AD6.將月球、地球同步衛(wèi)星及靜止在赤道上的物體三者將月球、地球同步衛(wèi)星及靜止在赤道上的物體三者進(jìn)行比較，下列說(shuō)法中正確的是（）進(jìn)行比較，下列說(shuō)法中正確的是（）A、三者都受萬(wàn)有引力的作用，萬(wàn)有引力提供向心力、三者都受萬(wàn)有引力的作用，萬(wàn)有引力提供向心力B、月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度、月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度C、地球同步衛(wèi)星與靜止在赤道上的物體的角速度相同、地球同步衛(wèi)星與

7、靜止在赤道上的物體的角速度相同D、地球同步衛(wèi)星的線速度大于靜止在赤道上的物體的、地球同步衛(wèi)星的線速度大于靜止在赤道上的物體的線速度線速度 三、變軌問(wèn)題：三、變軌問(wèn)題：變軌處變軌處線速度線速度變，但變，但加速度加速度不變；不變；當(dāng)衛(wèi)星的速度當(dāng)衛(wèi)星的速度變大變大時(shí)，衛(wèi)星將做時(shí)，衛(wèi)星將做離心離心運(yùn)動(dòng)，在新的軌道上運(yùn)動(dòng)，在新的軌道上運(yùn)行時(shí)的線速度要比原軌道運(yùn)行時(shí)的線速度要比原軌道?。恍?；當(dāng)衛(wèi)星的速度當(dāng)衛(wèi)星的速度變小變小時(shí)，衛(wèi)星將做時(shí)，衛(wèi)星將做向心向心運(yùn)動(dòng)，在新的軌道上運(yùn)動(dòng)，在新的軌道上運(yùn)行時(shí)的線速度要比原軌道運(yùn)行時(shí)的線速度要比原軌道大；大；總結(jié)：加速遠(yuǎn)離，減速靠近總結(jié)：加速遠(yuǎn)離，減速靠近7.一宇宙飛船

8、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船原來(lái)的一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船原來(lái)的線速度是線速度是v1，周期是，周期是T1，假設(shè)在某時(shí)刻它向后噴氣，假設(shè)在某時(shí)刻它向后噴氣做加速運(yùn)動(dòng)后，進(jìn)入新軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)后，進(jìn)入新軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的線速度是的線速度是v2，周期是，周期是T2，則（，則（ ）Av1v2，T1T2Bv1v2，T1T2Cv1v2，T1T2 Dv1v2，T1T28.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將

9、衛(wèi)星送入同步軌道軌道3。軌道。軌道1、2相切于相切于Q點(diǎn)，軌道點(diǎn)，軌道2、3相切于相切于P點(diǎn)（如圖），則點(diǎn)（如圖），則衛(wèi)星分別在衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是( )A衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1上的速率上的速率B衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道上的角速度小于在軌道1上的角速度上的角速度C衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度點(diǎn)的加速度D衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道軌道3上經(jīng)

10、過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度點(diǎn)的加速度1.我國(guó)于我國(guó)于2013年年12月發(fā)射了月發(fā)射了 “嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器月球探測(cè)器假設(shè)該探測(cè)器的繞月軌道是圓形的，且貼近月球假設(shè)該探測(cè)器的繞月軌道是圓形的，且貼近月球表面已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的表面已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81，月球的半徑約為地球半徑的月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球上的第一，地球上的第一宇宙速度約為宇宙速度約為79km/s，則該探月探測(cè)器繞月，則該探月探測(cè)器繞月運(yùn)行的速率約為運(yùn)行的速率約為( )A04km/sB18km/sC1lkm/s D36km/s 2. 若已知某行星的一個(gè)衛(wèi)星繞其運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑為若已知某行星的一個(gè)衛(wèi)星

11、繞其運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑為r，周期為周期為T(mén)，引力常量為，引力常量為G，則可求得，則可求得( )A該衛(wèi)星的質(zhì)量該衛(wèi)星的質(zhì)量 B行星的質(zhì)量行星的質(zhì)量C該衛(wèi)量的平均密度該衛(wèi)量的平均密度D行星的平均密度行星的平均密度B3.一個(gè)半徑是地球一個(gè)半徑是地球3倍、質(zhì)量是地球倍、質(zhì)量是地球36倍的行星，它表面倍的行星，它表面的重力加速度是地球面重力加速度的（不考慮地球和的重力加速度是地球面重力加速度的（不考慮地球和星球的自轉(zhuǎn)）星球的自轉(zhuǎn)）( )A4倍倍 B6倍倍C13.5倍倍 D18倍倍A5.地球表面的重力加速度為地球表面的重力加速度為g，地球半徑為，地球半徑為R，萬(wàn)有引力，萬(wàn)有引力常量為常量為G。一顆衛(wèi)星距地面的

12、高度等于地球的半徑的。一顆衛(wèi)星距地面的高度等于地球的半徑的2倍，倍，即即h=2R，則其沿軌道做勻速圓周運(yùn)行時(shí)的線速度，則其沿軌道做勻速圓周運(yùn)行時(shí)的線速度 。6.“神州神州”六號(hào)飛船發(fā)射成功后，進(jìn)入圓形軌道穩(wěn)定運(yùn)行，六號(hào)飛船發(fā)射成功后，進(jìn)入圓形軌道穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為運(yùn)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為T(mén)，地球的半徑為，地球的半徑為R，表面重力加，表面重力加速度為速度為g，萬(wàn)有引力常量為，萬(wàn)有引力常量為G，試求：，試求：（1）地球的密度；）地球的密度；（2）“神州神州”六號(hào)飛船軌道距離地面的高度。六號(hào)飛船軌道距離地面的高度。A ABD 6.設(shè)地球表面重力加速度為設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地面，物體

13、在距離地面3R(R是是地球的半徑地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則則g/g0為（為（ ）11/91/41/16D7.某行星的衛(wèi)星在靠近行星的軌道上飛行，若要計(jì)算某行星的衛(wèi)星在靠近行星的軌道上飛行，若要計(jì)算行星的密度，需要測(cè)出的物理量是（）行星的密度，需要測(cè)出的物理量是（）A.行星的半徑行星的半徑 B.衛(wèi)星的半徑衛(wèi)星的半徑C.衛(wèi)星運(yùn)行的線速度衛(wèi)星運(yùn)行的線速度 D.衛(wèi)星運(yùn)行的周期衛(wèi)星運(yùn)行的周期D8.8.已知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的已知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的7 7倍，倍，某行星的同步衛(wèi)星軌道半徑約為該行星半徑的某行星的同步

14、衛(wèi)星軌道半徑約為該行星半徑的3 3倍，倍，該行星的自轉(zhuǎn)周期約為地球自轉(zhuǎn)周期的一半，那么該行星的自轉(zhuǎn)周期約為地球自轉(zhuǎn)周期的一半，那么該行星的平均密度與地球平均密度之比約為該行星的平均密度與地球平均密度之比約為( )( )AB2、兩行星的質(zhì)量分別為、兩行星的質(zhì)量分別為m1和和m2，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑分別是半徑分別是r1和和r2，若它們只受太陽(yáng)萬(wàn)有引力作用，若它們只受太陽(yáng)萬(wàn)有引力作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度大小之比（）那么這兩個(gè)行星的向心加速度大小之比（） A、1 B、m2r1/m1r2 C、 m1r2/m2r1 D、r22/ r12DBD4.4.對(duì)于人造地球衛(wèi)星，下列說(shuō)法中

15、正確的是（）對(duì)于人造地球衛(wèi)星，下列說(shuō)法中正確的是（）A A、衛(wèi)星上的物體不受重力作用、衛(wèi)星上的物體不受重力作用B B、衛(wèi)星上的物體受重力作用，物體完全失重、衛(wèi)星上的物體受重力作用，物體完全失重C C、實(shí)際繞行速率大于、實(shí)際繞行速率大于7.9km/s7.9km/sD D、實(shí)際繞行速率介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間、實(shí)際繞行速率介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間BAD8.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道軌道3

16、。軌道。軌道1、2相切于相切于Q點(diǎn)，軌道點(diǎn)，軌道2、3相切于相切于P點(diǎn)（如圖），則點(diǎn)（如圖），則衛(wèi)星分別在衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是( )A衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1上的速率上的速率B衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道上的角速度小于在軌道1上的角速度上的角速度C衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度點(diǎn)的加速度D衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道軌道3上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度點(diǎn)

17、的加速度7.一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船原來(lái)的一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船原來(lái)的線速度是線速度是v1，周期是，周期是T1，假設(shè)在某時(shí)刻它向后噴氣，假設(shè)在某時(shí)刻它向后噴氣做加速運(yùn)動(dòng)后，進(jìn)入新軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)后，進(jìn)入新軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的線速度是的線速度是v2，周期是，周期是T2，則（，則（ ）Av1v2，T1T2Bv1v2，T1T2Cv1v2，T1T2 Dv1v2，T1T29設(shè)想我國(guó)宇航員隨設(shè)想我國(guó)宇航員隨“嫦娥嫦娥”號(hào)登月飛船貼近月球表面號(hào)登月飛船貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)出飛船繞行做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)出飛船繞行n圈所用的時(shí)間圈所用的時(shí)間為為t，登月后，宇航員利用身邊的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出質(zhì)量，登月后，宇航員利用身邊的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出質(zhì)量為為m的物體重力為的物體重力為G，已知引力常量為，已知引力常量為G1，根據(jù)以上，根據(jù)以上信息可得到信息可得到( )A月球的密度月球的密度 B.月球的半徑月球的半徑 C飛船的質(zhì)量飛船的質(zhì)量 D飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度飛船在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度ABD 13.在某星球表面以初速度在某星球表面以初速度v豎直向上拋出一個(gè)物體，豎直向上拋出一個(gè)物體，它上升的最大高度為它上升的最大高度為H。已知該星球的半徑為。已知該星球的