高考知识点总结 : 三大宇宙速度含义

Question

如题所述

Answer 1

三大宇宙速度的含义及其对物体运动的影响
1. 第一宇宙速度（又称最小发射速度、环绕速度、近地环绕速度）：这是物体围绕地球做匀速圆周运动所需的最小发射速度，通常被称为环绕速度。其数值为7.9×10^3米/秒。当物体在地球表面附近以这个速度发射时，它将能够维持一个圆周轨道。
2. 第二宇宙速度（脱离速度）：这是物体脱离地球引力束缚，成为绕太阳运动的人造行星或飞向其他行星所需的最小发射速度。当物体的速度大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度时，它将执行椭圆轨道运动。第二宇宙速度是物体逃离地球引力的最小速度。
3. 第三宇宙速度：这是物体脱离太阳系，飞向太阳系外其他宇宙空间所需的最小发射速度。当物体的速度等于或大于第三宇宙速度时，它能够逃离太阳系的引力束缚。
物体发射速度与宇宙速度的不同关系导致不同的运动状态：
- 当发射速度小于第一宇宙速度时，物体最终会落回地面。
- 当发射速度在第一宇宙速度和第二宇宙速度之间时，物体将围绕地球运动，成为地球的卫星。
- 当发射速度在第二宇宙速度和第三宇宙速度之间时，物体将脱离地球束缚，成为绕太阳运动的“人造行星”。
- 当发射速度等于或大于第三宇宙速度时，物体将从太阳系中逃逸。
同步卫星的特点：
- 同步卫星与地球保持相对静止，其轨道周期等于地球自转周期，即24小时。
- 同步卫星的轨道平面位于赤道正上方，这是因为只有在赤道上方，卫星才能在稳定的轨道上运行。
- 同步卫星的周期、轨道高度和线速度都是固定的。
- 同步卫星的运行方向始终是自西向东。
人造天体在运动过程中的能量关系：
- 当人造天体具有较高动能时，它将上升到较高轨道运动。
- 在较高轨道上运动的天体动能较小。
- 如果天体在运动中动能减少，其轨道半径将减小。
- 由于引力在运动过程中做正功，天体的动能将增大。
- 相同质量的卫星在不同高度轨道上的机械能不同，机械能与轨道半径成正比，因此越高轨道的卫星发射越困难。