第4节人造卫星宇宙速度教学过程：教师活动教学内容学生活动引入新课§ 3.4 人造卫星宇宙速度进行新课问：离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物体将做平抛运动，即最终要落回地面．但如果射出的速度增大，会发生什么情况呢？思考演示牛顿设想原理图一、人造地球卫星由于抛出速度不同，物体的落点也不同．当抛出速度达到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球旋转，成为绕地球运动的人造卫星．那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的卫星呢？观察、分析引导学生讨论二、宇宙速度下面讨论人造卫星绕地球运动的速度．假如地球和人造卫星的质量分别为 M 和 m，卫星的轨道半径和线速度分别为 r和 v，根据万有引力提供向心力，可解出对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径 R，可求出：将引力常量 G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量 M＝5.98× 1024kg 及地球半径 R＝6.37× 106m 代入上式，可求得 v1讨论并推导展示课件并讲解＝ 7.9km/s．这就是卫星绕地面附近做圆周运动所需的速度，叫第一宇宙速度，也称环绕速度．【板书】 1. 第一宇宙速度 ( 环绕速度 ) v1＝ 7.9km/s请学生根据所学知识，推导第一宇宙速度的另一种表达式：推导：地面附近重力提供向心力，即所以将 R＝6.37×106m , g＝ 9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍为 7.9km /s．如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于 7.9km /s，而小于 11.2km /s，它绕地球运动的轨道就不是圆，而是椭圆．当物体的速度等于或大于 11.2km /s 时，物体就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造卫星．所以，11.2km /s 是卫星脱离地球的速度，这个速度叫作第二宇宙速度，也称脱离速度．观察、思考学习效果评价：本节课较好地完成了预定的教学目标，学生能应用万有引力定律解决简单的人造卫星和宇宙速度问题．此过程激发了学生的学习兴趣．但是本节也反映出学生的数学推理能力较差，建立物理模型解决实际问题的意识较弱．教学反思：本节课的教学活动，始终以学生为主体，精心设计学习活动，创设教学情境，调动学生积极性，及时启发、诱导、点拨，促进学生大胆猜想，独立思维，探索研究，经历、体验与牛顿研究人造卫星发射原理相似的“再发现”过程．2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．放射性元素A经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了A．1位B．2位C．3位D．4位2．如图所示，质量为M的小车放在光滑水平面上，小车上用细线悬吊一质量为m的小球，M＞m，用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成α角，细线的拉力为T。
若用一力F′水平向左拉小车，使小球和车一起以加速度a′向左运动时，细线与竖直方向也成α角，细线的拉力为T′。
则（）A．a′＞a，T′=T B．a′=a，T′=T C．a′＜a，T′＞T D．aʹ＜a，T′＜T3．如图所示，围绕地球做匀速圆周运动的两颗卫星的周期分别为T1和T2，两颗卫星的轨道半径的差值为d，地球表面重力加速度为g，根据以上已知量无法求出．．．．的物理量是（引力常量G未知）（）A．地球的半径B．地球的质量C．两颗卫星的轨道半径D．两颗卫星的线速度4．如图所示，理想变压器的原线圈接在u=2202sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为4∶1，电流表、电压表均为理想电表。
下列说法正确的是（）A．原线圈的输入功率为2WB．电流表的读数为1 AC．电压表的读数为55VD．通过电阻R的交变电流频率是100Hz5．如图，小球甲从A点水平抛出，同时将小球乙从B点自由释放，两小球先后经过C点时速度大小相等，方向夹角为30°，已知B、C高度差为h，两小球质量相等，不计空气阻力，由以上条件可知（）ghA．小球甲做平抛运动的初速度大小为23B．甲、乙两小球到达C点所用时间之比为1:3hC．A，B两点高度差为4D．两小球在C点时重力的瞬时功率大小相等6．下列说法正确的是（）A．牛顿第一定律并不是在任何情况下都适用的B．根据F=ma可知，物体的加速度方向一定与物体所受拉力F的方向一致C．绕地球飞行的宇航舱内物体处于漂浮状态是因为没有受到重力作用D．人在地面上起跳加速上升过程中，地面对人的支持力大于人对地面的压力7．如图，真空中固定两个等量同种点电荷A、B，AB连线中点为O。
在A、B所形成的电场中，以O点为圆心、半径为R的圆面垂直AB连线，以O为几何中心的边长为2R的正方形平面垂直圆面且与AB连线共面，两个平面边线交点分别为e、f，则下列说法正确的是（）A．在a、b、c、d四点中存在场强和电势均相同的点B．将一试探电荷由e点沿圆弧egf移到f点电场力始终不做功C．将一试探电荷由f点移到正方形a、b、c、d任意一点时电势能的变化量都不相同D．沿线段eOf移动的电荷所受的电场力先增大后减小8．用如图a所示的圆弧一斜面装置研究平抛运动，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，并在弧形轨道最低点水平部分处装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F．已知斜面与水平地面之间的夹角θ=45°，实验时获得小球在斜面上的不同水平射程x，最后作出了如图b所示的F ﹣x 图象，g 取10m/s 2，则由图可求得圆弧轨道的半径R 为（ ）A ．0.125mB ．0.25mC ．0.50mD ．1.0m9．我国航天事业持续飞速发展，2019年1月，嫦娥四号飞船在太阳系最大的撞击坑内靠近月球南极的地点着陆月球背面。
假设有一种宇宙飞船利用离子喷气发动机加速起飞，发动机加速电压U ，喷出二价氧离子，离子束电流为I ，那么下列结论正确的是（元电荷e ，氧离子质量0m ，飞船质量M ）（） A ．喷出的每个氧离子的动量2p eU =B ．飞船所受到的推力为0m U F I e= C ．飞船的加速度为0IMU a m e= D ．推力做功的功率为2MeU10． “太极球”运动是一项较流行的健身运动。
做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，太极球却不会掉到地上。
现将太极球拍和球简化成如图所示的平板和小球，熟练的健身者让小球在竖直面内始终不脱离平板且做匀速圆周运动，则 （ ）A ．小球的机械能保持不变B ．平板对小球的弹力在B 处最小，在D 处最大C ．在B 、D 两处小球一定受到沿平板向上的摩擦力D ．只要平板与水平面的夹角合适，小球在B 、D 两处就有可能不受平板的摩擦力作用二、多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分11．按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项门标和科学探测任务后，第二步“落月”工程也已在2013年以前完成。
假设月球半径为R 。
月球表面的重力加速度为g 0，飞船沿距月球表面高度为3R 的圆形轨道I 运动，到达A 点时，点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ；到达轨道Ⅱ的近月点B 再次点火进入月球近月圆轨道III 绕月球做圆周运动。
下列判断正确的是（ ）A ．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率为02g R B ．飞船在A 点处点火变轨时，动能增大C ．飞船从A 到B 运行的过程中机械能增大D ．飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间02πR g 12．如图所示，两根质量均为m 的金属棒垂直地放在光滑的水平导轨上，左、右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻，现用水平恒力F 向右拉CD 棒，在CD 棒向右运动距离为s 的过程中，AB 棒上产生的焦耳热为Q ，此时AB 棒和CD 棒的速度大小均为v ，此时立即撤去拉力F ，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，则下列说法正确的是（ ）A ．v 3Fs Q mB ．撤去拉力F 后，AB 棒的最终速度大小为65v ，方向向右 C ．撤去拉力F 后，CD 棒的最终速度大小为35v ，方向向右 D ．撤去拉力F 后，整个回路产生的焦耳热为15mv 2 13．如图所示，在点电荷Q 产生的电场中，实线MN 是一条方向未标出的电场线，虚线AB 是一个电子仅在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B且a A>a B，电势能分别为E pA、E pB．下列说法正确的是（）A．电子一定从A向B运动B．Q靠近M端且为负电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷，一定有E pA<E pBD．A点电势一定高于B点电势14．如图，斜面上有a、b、c、d四个点，ab=bc=cd，从a点以初速度v0水平抛出一个小球，它落在斜面上的b点，速度方向与斜面之间的夹角为θ；若小球从a点以初速度2v平抛出，不计空气阻力，则小球（）A．将落在bc之间B．将落在c点C．落在斜面的速度方向与斜面的夹角大于θD．落在斜面的速度方向与斜面的夹角等于θ15．如图所示，一物块从倾角为θ的斜面底端以初速度v沿足够长的斜面上滑，经时间t速度减为零，再经2t时间回到出发点，下列说法正确的是（）A．物块上滑过程的加速度大小是下滑过程加速度大小的2倍B．物块返回斜面底端时的速度大小为02vC．物块与斜面之间的动摩擦因数为3tan 5θD．物块与斜面之间的动摩擦因数为4tan 5θ三、实验题：共2小题16．如图所示是研究电源电动势和电路内、外电压关系的实验装置。
电池的两极A、B与电压表V2相连，位于两个电极内侧的探针a、b与电压表V1相连，R是滑动变阻器，电流表A测量通过滑动变阻器的电流，置于电池内的挡板向上移动可以使内阻减小。
当电阻R的滑臂向左移动时，电压表V2的示数_______________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
若保持滑动变阻器R的阻值不变，将挡板向上移动，则电压表V1的示数变化量ΔU1与电流表示数变化量ΔI的比值_______________。
（选填“变大”、“变小”或“不变”）17．为测得某圆柱形金属导体的电阻率，某同学设计了如下实验。
(1)用螺旋测微器测它的直径，如图甲所示，为___________mm，用游标卡尺测它的长度，如图乙所示，为___________cm。