『人造衛(wèi)生和宇宙航行』、『功和功率』核心考點(diǎn)研讀

張北春

考點(diǎn)1：衛(wèi)星運(yùn)行

【考點(diǎn)研讀】人造衛(wèi)星問(wèn)題一直是近幾年高考的熱點(diǎn)，命題規(guī)律主要是結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、萬(wàn)有引力定律進(jìn)行考查：（1）考查衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)線(xiàn)速度、角速度、周期的計(jì)算。（2）考查在不同軌道衛(wèi)星的各個(gè)物理量的比較。（3）結(jié)合宇宙速度考查。

考點(diǎn)2：衛(wèi)星變軌

【考點(diǎn)研讀】衛(wèi)星或航天器的變軌問(wèn)題是高考熱點(diǎn)，預(yù)計(jì)命題角度有以下幾點(diǎn)：（1）發(fā)射過(guò)程中的變軌問(wèn)題，考查衛(wèi)星的速度、周期、加速度。（2）考查航天器對(duì)接過(guò)程中的軌道控制。（3）考查變軌前后的速度、周期及機(jī)械能的比較。

例2 （2013年全國(guó)新課標(biāo)I卷）2012年6月18日，“神舟九號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器在離地面343 km的近圓軌道上成功進(jìn)行了我國(guó)首次載人空間交會(huì)對(duì)接。對(duì)接軌道所處的空間存在極其稀薄的空氣，下面說(shuō)法正確的是（ ）。

A.為實(shí)現(xiàn)對(duì)接，兩者運(yùn)行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間

B.如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時(shí)間后，“天宮一號(hào)”的線(xiàn)速度可能會(huì)增大

C.如不干涉，“天宮一號(hào)”的軌道高度將緩慢降低

D.航天員在“天宮一號(hào)”中處于失重狀態(tài)，說(shuō)明航天員不受地球引力作用

考點(diǎn)3：同步衛(wèi)星

【考點(diǎn)研讀】（1）近地衛(wèi)星：軌道半徑r近似等于地球半徑，其繞行速度最大；運(yùn)行周期約為T(mén)=85 min，是所有衛(wèi)星中的最小周期；向心加速度a=g，是所有衛(wèi)星中的最大加速度。（2）極地衛(wèi)星：極地衛(wèi)星指運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)兩極點(diǎn)上空的衛(wèi)星，其軌道平面與地球赤道平面垂直，由于地球的自轉(zhuǎn)，這種衛(wèi)星不能始終和地球的某一經(jīng)線(xiàn)重合，從而使得該衛(wèi)星可對(duì)全球進(jìn)行間斷性?huà)呙?。?）同步衛(wèi)星：同步衛(wèi)星軌道嚴(yán)格處于地球赤道平面內(nèi)，運(yùn)行方向自西向東，運(yùn)動(dòng)周期為23 h 56 min（一般近似認(rèn)為周期為24 h），軌道半徑r=4.24×104 km，所以同步衛(wèi)星離地面的高度為3.6×104 km。

例3 （2014年天津卷）研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22 h。假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來(lái)人類(lèi)發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比（ ）。

A.距地面的高度變大 B.向心加速度變大

C.線(xiàn)速度變大 D.角速度變大

本題考查萬(wàn)有引力和同步衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行的特點(diǎn)“高軌、低速、長(zhǎng)周期”可知周期變長(zhǎng)時(shí)，軌道高度變大，線(xiàn)速度、角速度、向心加速度變小，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

不同的人造地球同步衛(wèi)星的軌道、線(xiàn)速度、角速度、周期和加速度等均是相同的。不一定相同的是衛(wèi)星的質(zhì)量和衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力。作用。

例6 （2012年江蘇卷）如圖2所示，細(xì)線(xiàn)的一端固定于O，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在此過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是（ ）。

A.逐漸增大 B.逐漸減小

C.先增大，后減小 D.先減小，后增大

小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力G、水平拉力F和細(xì)線(xiàn)的拉力丁，根據(jù)題意可知，WG+WF+WT=0，因細(xì)線(xiàn)的拉力始終與速度方向垂直，故細(xì)線(xiàn)的拉力不做功，所以水平拉力F做的功與克服重力做的功相等，它們的功率大小也相等。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解可知，小球沿豎直方向的分速度逐漸增大，因此克服重力做功的功率逐漸增大，即在此過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率也逐漸增大，A項(xiàng)正確。

求解功率問(wèn)題時(shí)，應(yīng)明確求的是哪個(gè)力的功率，是求平均功率還是瞬時(shí)功率。

考點(diǎn)7：機(jī)車(chē)啟動(dòng)

【考點(diǎn)研讀】機(jī)車(chē)有兩種常見(jiàn)的啟動(dòng)方式：（1）機(jī)車(chē)以恒定功率啟動(dòng)，牽引力隨速度的增大而減小，機(jī)車(chē)做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)加速度減小到零時(shí)速度最大，以后機(jī)車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)。（2）機(jī)車(chē)勻加速啟動(dòng)，機(jī)車(chē)先做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)。功率隨時(shí)間正比例增大，當(dāng)增大到額定功率時(shí)，開(kāi)始做一段變加速運(yùn)動(dòng)，牽引力減小到等于阻力時(shí)，機(jī)車(chē)的速度增大到最大速度。

跟蹤訓(xùn)練：

1.2014年12月25日，夜空上演“火星合月”美麗天象。人們憑借肉眼即可看到紅色的火星與一彎蛾眉月“深情對(duì)望”的美麗景象。八大行星中地球離月球最近，地球?qū)υ虑蚓哂邢喈?dāng)大的引力，可它們沒(méi)有靠在一起，這是因?yàn)椋?）。

A.不僅地球?qū)υ虑蛴幸?，而且月球?qū)Φ厍蛞灿幸?，這兩個(gè)力大小相等，方向相反，互相抵消了

B.不僅地球?qū)υ虑蛴幸Γ姨?yáng)系中的其他星球?qū)υ虑蛞灿幸?，這些力的合力為零

C.地球?qū)υ虑虻囊€不算大

D.地球?qū)υ虑虻囊Σ粩喔淖冊(cè)虑虻倪\(yùn)動(dòng)方向，使得月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)

2.2014年12月7日，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射巾心用“長(zhǎng)征四號(hào)乙”運(yùn)載火箭，成功將巾巴地球資源衛(wèi)星04星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。已知該衛(wèi)星的軌道半徑比另一顆同質(zhì)量的同步軌道衛(wèi)星的軌道半徑小，下列有關(guān)兩衛(wèi)星的對(duì)比正確的是（ ）。

A.04星受到的向心力大于同步衛(wèi)星受到的向心力

B.04星的運(yùn)行周期大于同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期

C.04星的發(fā)射速度大于第二宇宙速度

D.04星的角速度小于同步衛(wèi)星的角速度

參考答案：

1.D提示：地球?qū)υ虑虻囊驮虑驅(qū)Φ厍虻囊κ窍嗷プ饔昧?，作用在兩個(gè)物體上不能相互抵消，A錯(cuò)。地球?qū)υ虑虻囊μ峁┝嗽虑蚶@地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，從而不斷改變?cè)虑虻倪\(yùn)動(dòng)方向，所以B、C錯(cuò)，D對(duì)。