新高考物理复习专题五万有引力与航天市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

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统一命题课标卷题组,答案C本题考查万有引力定律在天体中应用。以周期,T,稳定自转星体,当星体密度,最小时,其表面物体受到万有引力提供向心力,即,=,m,R,星体密度,=,得其密,度,=,=,kg/m,3,=5,10,15,kg/m,3,故选项C正确。,第2页,方法技巧万有引力定律及天体质量和密度求解方法,(1)利用天体表面重力加速度,g,和天体半径,R,。,因为,=,mg,故天体质量,M,=,天体密度,=,=,=,。,(2)经过观察卫星绕天体做匀速圆周运动周期,T,和轨道半径,r,。,由万有引力提供向心力,即,G,=,m,r,得出中心天体质量,M,=,;,若已知天体半径,R,则天体平均密度,=,=,=,;,若天体卫星在天体表面附近围绕天体运动,可认为其轨道半径,r,等于天体半径,R,则天体密,度,=,。可见,只要测出卫星围绕天体表面运动周期,T,就可估算出中心天体密度。,第3页,2.(课标,19,6分)(多项选择)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P,为近日点,Q,为远日点,M,、,N,为轨道短轴两个端点,运行周期为,T,0,。若只考虑海王星和太阳之间相互作用,则海王,星在从,P,经,M,、,Q,到,N,运动过程中,(),A.从,P,到,M,所用时间等于,T,0,/4,B.从,Q,到,N,阶段,机械能逐步变大,C.从,P,到,Q,阶段,速率逐步变小,D.从,M,到,N,阶段,万有引力对它先做负功后做正功,第4页,答案CD本题考查天体运行规律。海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,由开普勒第二定律可,知,从,P,Q,速度逐步减小,故从,P,到,M,所用时间小于,T,0,/4,选项A错误,C正确;从,Q,到,N,阶段,只受太,阳引力,故机械能守恒,选项B错误;从,M,到,N,阶段经过,Q,点时速度最小,故万有引力对它先做,负功后做正功,选项D正确。,思绪分析天体绕太阳做椭圆运动时,近日点速率最大,远日点速率最小,结合动能定理能够确,定出万有引力做功情况,结合机械能守恒条件可知,机械能守恒。,第5页,3.(课标,14,6分)关于行星运动规律,以下说法符合史实是,(),A.开普勒在牛顿运动定律基础上,导出了行星运动规律,B.开普勒在天文观察数据基础上,总结出了行星运动规律,C.开普勒总结出了行星运动规律,找出了行星按照这些规律运动原因,D.开普勒总结出了行星运动规律,发觉了万有引力定律,答案B开普勒在天文观察数据基础上,总结出了行星运动规律,但并没有找出其中,原因,A、C错误,B正确;万有引力定律是牛顿发觉,D错。,规律总结开普勒行星运动定律被称为行星运动“宪法”,是行星运动基本规律。开普,勒即使总结出了这几条基本规律,但并没有找出行星运动之所以恪守这些基本规律原因。,第6页,4.(课标,18,6分,0.370)假设地球可视为质量均匀分布球体。已知地球表面重力加速,度在两极大小为,g,0,在赤道大小为,g,;地球自转周期为,T,引力常量为,G,。地球密度为,(),A.,B.,C.,D.,答案B在地球两极处,G,=,mg,0,在赤道处,G,-,mg,=,m,R,故,R,=,则,=,=,=,=,B正确。,考查点天体密度计算,解题关键了解地球表面各处重力与万有引力关系。,温馨提醒天体密度计算包含两种:第一个是利用运行天体求解;第二种是利用天体表面重,力加速度求解。,第7页,5.(课标,19,6分,0.359)(多项选择)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周,运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线现象,天文学称,为“行星冲日”。据报道,各行星冲日时间分别是:1月6日木星冲日;4月9日火星冲日;5,月11日土星冲日;8月29日海王星冲日;10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运,动轨道半径以下表所表示,则以下判断正确是,(),地球,火星,木星,土星,天王星,海王星,轨道半径(AU),1.0,1.5,5.2,9.5,19,30,A.各地外行星每年都会出现冲日现象,B.在内一定会出现木星冲日,C.天王星相邻两次冲日时间间隔为土星二分之一,D.地外行星中,海王星相邻两次冲日时间间隔最短,第8页,答案BD设地球和地外行星公转周期分别为,T,地,和,T,星,公转轨道半径分别为,r,地,和,r,星,由,G,=,m,r,解得,T,=2,所以,=,结合题给数据得,T,火,1.84,T,地,T,木,11.86,T,地,T,土,2,9.28,T,地,T,天王,82.82,T,地,T,海王,164.32,T,地,。设地外行星连续两次冲日时间间隔为,t,则,t,-,t,=2,解得,t,=,=,T,地,=1年,故各地外行星不会每年都出现冲日现象,A项错误;,t,木,=,=,1.,而木星冲日时间为1月6日,下次冲日时间应为2月,B项正,确;,t,天王,=,=,年,1.,t,土,=,=,年,1.,C项错误;由,t,=,知,T,星,越大,t,越小,故D项正确。,解题关键圆周运动“追及”问题:设连续两次相距最近时间间隔为,t,1,2,则,1,t,-,2,t,=2,-,=1。由此得出连续两次冲日时间间隔,t,=,T,地,=1年结论。,第9页,考点二人造卫星宇宙航行,6.(课标,15,6分)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星,P,其轨道半径约为地,球半径16倍;另一地球卫星,Q,轨道半径约为地球半径4倍。,P,与,Q,周期之比约为(),A.21B.41C.81D.161,答案C本题考查万有引力定律、向心力公式、周期公式。卫星,P,、,Q,围绕地球做匀速圆,周运动,万有引力提供向心力,即,G,=,m,R,则,T,=,=,=,选项C正确。,一题多解卫星,P,、,Q,围绕地球做匀速圆周运动,满足开普勒第三定律,=,解得,=,=,选项C正确。,第10页,7.(课标,20,6分)(多项选择),人类第一次直接探测到来自双中子星合并引力波。根,据科学家们复原过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上,某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布球体,由这些数据、引力常量并,利用牛顿力学知识,能够估算出这一时刻两颗中子星,(),A.质量之积B.质量之和,C.速率之和D.各自自转角速度,答案BC本题考查万有引力定律应用等知识。双星系统由彼此间万有引力提供向心力,得,=,m,1,r,1,G,=,m,2,r,2,且,T,=,两颗星周期及角速度相同,即,T,1,=,T,2,=,T,1,=,2,=,两,颗星轨道半径,r,1,+,r,2,=,L,解得,=,m,1,+,m,2,=,因为,未知,故,m,1,与,m,2,之积不能求出,则选项,A错误,B正确。各自自转角速度不可求,选项D错误。速率之和,v,1,+,v,2,=,r,1,+,r,2,=,L,故C项正,确。,规律总结比值关系类问题解法,这类题目标通用解法是依据相对应原理、规律、关系列出必要方程组,解出对应关系表,达式,结合题目标已知条件及常数,判断对应关系和结果。,第11页,8.(课标,14,6分)4月,我国成功发射天舟一号货运飞船与天宫二号空间试验室,完成了首次交会对接,对接形成组合体仍沿天宫二号原来轨道(可视为圆轨道)运行。与,天宫二号单独运行时相比,组合体运行,(),A.周期变大B.速率变大,C.动能变大D.向心加速度变大,答案C天宫二号单独运行时轨道半径与组合体运行轨道半径相同。由,G,=,m,r,可得,T,=2,可见周期与,m,无关,周期不变,A项错误。由,G,=,m,得,v,=,可知速率,v,与,m,无关,故速率不变,B项错误。组合体质量,m,1,+,m,2,天宫二号质量,m,1,则动能变大,C项正确。,由,=,ma,得,a,=,可知向心加速度与,m,无关,故不变,D项错误。,审题指导隐含条件显著化,对接形成组合体相比天宫二号质量增加,即公式中,m,增大,仍沿天宫二号原来轨道运行,意味着轨道半径,r,不变。,第12页,9.(课标,17,6分)利用三颗位置适当地球同时卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持,无线电通讯。当前,地球同时卫星轨道半径约为地球半径6.6倍。假设地球自转周期变,小,若仍仅用三颗同时卫星来实现上述目标,则地球自转周期最小值约为,(),A.1 hB.4 hC.8 hD.16 h,答案B卫星围绕地球运转时,万有引力提供卫星做圆周运动向心力,即,=,m,r,解得周期,T,=2,由此可见,卫星轨道半径,r,越小,周期,T,就越小,周期最小时,三颗卫星连,线组成等边三角形与赤道圆相切,如图所表示,此时卫星轨道半径,r,=2,R,T,=2,又因为,T,0,=,2,=24 h,所以,T,=,T,0,=,24 h,4 h,B正确。,第13页,考查点地球同时卫星,解题关键周期最小时,三颗卫星连线组成等边三角形与赤道圆相切。,对地球同时卫星,万有引力提供向心力。,第14页,10.(课标,21,6分,0.439)(多项选择)我国发射“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月,球表面附近近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面4 m高处做一次悬停(可,认为是相对于月球静止);最终关闭发动机,探测器自由下落。已知探测器质量约为1.3,10,3,kg,地球质量约为月球81倍,地球半径约为月球3.7倍,地球表面重力加速度大小约为9.8,m/s,2,。则此探测器,(),A.在着陆前瞬间,速度大小约为8.9 m/s,B.悬停时受到反冲作用力约为2,10,3,N,C.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒,D.在近月圆轨道上运行线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行线速度,答案BD月球表面重力加速度大小,g,月,=,G,=,G,=,g,地,=1.66 m/s,2,则探测器在月,球表面着陆前速度大小,v,t,=3.6 m/s,A项错;悬停时受到反冲作用力,F,=,mg,月,=2,10,3,N,B项正确;从离开近月圆轨道到着陆过程中,有发动机工作阶段,故机械能不守恒,C项错;在近月,圆轨道上运行线速度,v,月,=,故D项正确。,第15页,考查点万有引力定律应用、人造卫星,解题关键重力加速度表示式:,g,=,。,第一宇宙速度:,v,=。,温馨提醒卫星发射、回收、变轨机械能不守恒。,第16页,11.(纲领全国,26,22分)已知地球自转周期和半径分别为,T,和,R,地球同时卫星,A,圆轨道,半径为,h,。卫星,B,沿半径为,r,(,r,h,)圆轨道在地球赤道正上方运行,其运行方向与地球自转,方向相同。求,(1)卫星,B,做圆周运动周期;,(2)卫星,A,和,B,连续地不能直接通讯最长时间间隔(信号传输时间可忽略)。,答案(1)(,),3/2,T,(2),(arcsin,+arcsin,),T,第17页,解析(1)设卫星,B,绕地心转动周期为,T,依据万有引力定律和圆周运动规律有,G,=,m,h,G,=,m,r,式中,G,为引力常量,M,为地球质量,m,、,m,分别为卫星,A,、,B,质量。由式得,T,=,T,(2)设卫星,A,和,B,连续地不能直接通讯最长时间间隔为,;,在此时间间隔,内,卫星,A,和,B,绕地心转动角度分别为,和,则,=,2,=,2,若不考虑卫星,A,公转,两卫星不能直接通讯时,卫星,B,位置应在图中,B,点和,B,点之间,图中内,圆表示地球赤道。由几何关系得,第18页,BOB,=2,由式知,当,r,R,五,结合上面式子得,v,五,v,四,五,四,a,五,a,四,T,五,T,四,故B、C、D三项均错,A项正确。,第22页,规律总结卫星运行规律,做匀速圆周运动卫星所受万有引力提供所需向心力,由,G,=,m,=,m,2,R,=,m,R,=,ma,可推,导出,当,R,增大时,第23页,3.(北京理综,17,6分)利用引力常量,G,和以下某一组数据,不能计算出地球质量是,(),A.地球半径及重力加速度(不考虑地球自转),B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动速度及周期,C.月球绕地球做圆周运动周期及月球与地球间距离,D.地球绕太阳做圆周运动周期及地球与太阳间距离,答案D本题考查天体运动。已知地球半径,R,和重力加速度,g,则,mg,=,G,所以,M,地,=,可求,M,地,;近地卫星做圆周运动,G,=,m,T,=,可解得,M,地,=,=,已知,v,、,T,可求,M,地,;,对于月球:,G,=,m,r,则,M,地,=,已知,r,、,T,月,可求,M,地,;同理,对地球绕太阳圆周运动,只,可求出太阳质量,M,太,故此题符合题意选项是D项。,第24页,4.(北京理综,16,6分)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳距离小,于火星到太阳距离,那么,(),A.地球公转周期大于火星公转周期,B.地球公转线速度小于火星公转线速度,C.地球公转加速度小于火星公转加速度,D.地球公转角速度大于火星公转角速度,答案D据太阳对行星引力提供行星运动所需向心力得,G,=,m,=,m,2,r,=,m,(,),2,r,=,ma,向,解得,v,=,=,T,=2,a,向,=,由题意知,r,地,v,火,地,火,T,地,a,火,D项正确。,第25页,5.(江苏单科,3,3分)过去几千年来,人类对行星认识与研究仅限于太阳系内,行星“51,peg b”发觉拉开了研究太阳系外行星序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运,动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径,。该中心恒星与太阳质量比约为,(),A.,B.1C.5D.10,答案B对行星“51 peg b”有,=,m,1,(,),2,r,1,对地球有,=,m,2,(,),2,r,2,化简即得,=(,),2,(,),3,代入数据得,=(,),2,(,),3,1,所以B正确。,第26页,6.(四川理综,5,6分)登上火星是人类梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于,年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响。依据下表,火星和地球,相比,(),行星,半径/m,质量/kg,轨道半径/m,地球,6.4,10,6,6.0,10,24,1.5,10,11,火星,3.4,10,6,6.4,10,23,2.3,10,11,A.火星公转周期较小,B.火星做圆周运动加速度较小,C.火星表面重力加速度较大,D.火星第一宇宙速度较大,答案B设太阳质量为,M,行星质量为,m,太阳对行星引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动,向心力,=,m,(,),2,r,解得,T,=2,因为,r,火,r,地,所以,T,火,T,地,A错误;由,=,ma,得行星绕,太阳做匀速圆周运动加速度,a,=,a,火,g,火,第一宇宙速度,v,=,代入数据,v,地,v,火,C、D错误。,第27页,7.(江苏单科,2,3分)已知地球质量约为火星质量10倍,地球半径约为火星半径2,倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动速率约为,(),A.3.5 km/s B.5.0 km/s,C.17.7 km/s D.35.2 km/s,答案A航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动,由火星对航天器万有引力提供,航天器向心力得,=,同理,=,所以,=,v,火,=,v,地,而,v,地,=7.9 km/s,故,v,火,=,km/s,3.5 km/s,选项A正确。,第28页,考点二人造卫星宇宙航行,8.(天津理综,6,6分)(多项选择)2月2日,我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发,射升空,标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星国家之一。通,过观察能够得到卫星绕地球运动周期,并已知地球半径和地球表面处重力加速度。若,将卫星绕地球运动看作是匀速圆周运动,且不考虑地球自转影响,依据以上数据能够计算,出卫星,(),A.密度 B.向心力大小,C.离地高度 D.线速度大小,第29页,答案CD本题考查万有引力定律应用。设卫星离地面高度为,h,则有,G,=,m,(,R,+,h,),结合,m,0,g,=,得,h,=,-,R,=,-,R,又,v,=,(,R,+,h,),可见C、D项均正确。,因为卫星质量未知,故无法算出卫星向心力大小和卫星密度,故A、B错误。,易错警示对地面上物体有,m,0,g,=,G,结合,=,可求出地球密度,但题目要求算出,卫星密度,故不细心审题,可能会被已知地球半径和地球表面处重力加速度误导而错选,A。,第30页,9.(江苏单科,6,4分)(多项选择)“天舟一号”货运飞船于4月20日在文昌航天发射中心,成功发射升空。与“天宫二号”空间试验室对接前,“天舟一号”在距地面约380 km圆轨,道上飞行,则其,(),A.角速度小于地球自转角速度,B.线速度小于第一宇宙速度,C.周期小于地球自转周期,D.向心加速度小于地面重力加速度,答案BCD本题考查万有引力定律、人造卫星运行规律。因为地球自转角速度、周,期等物理量与地球同时卫星一致,故“天舟一号”可与地球同时卫星比较。因为“天舟一,号”轨道半径小于同时卫星轨道半径,所以,角速度是“天舟一号”大,周期是同时卫星,大,选项A错,C对;第一宇宙速度是近地卫星围绕速度,故“天舟一号”线速度小于第一宇,宙速度,B对;对“天舟一号”有,G,=,ma,向,所以,a,向,=,G,而地面重力加速度,g,=,G,故,a,向,a,1,a,3,B.,a,3,a,2,a,1,C.,a,3,a,1,a,2,D.,a,1,a,2,a,3,答案D对于东方红一号与东方红二号,由,G,=,ma,得,a,=,由此式可知,a,1,a,2,。对于地球,同时卫星东方红二号和地球赤道上物体,由,a,=,2,r,=,r,可知,a,2,a,3,。综上可见,a,1,a,2,a,3,故,D正确。,第34页,易错点拨由,a,=,比较加速度大小,只适合用于正常运行卫星,对赤道上物体是不成立,。,第35页,12.(江苏单科,7,4分)(多项选择)如图所表示,两质量相等卫星,A,、,B,绕地球做匀速圆周运动,用,R,、,T,、,E,k,、,S,分别表示卫星轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过面,积。以下关系式正确有,(),A.,T,A,T,B,B.,E,k,A,E,k,B,C.,S,A,=,S,B,D.,=,答案AD卫星做匀速圆周运动时有,=,m,=,mR,2,=,mR,则,T,=2,故,T,A,T,B,=,A、D皆正确;,E,k,=,mv,2,=,故,E,k,A,a,3,a,1,B.,a,2,a,1,a,3,C.,a,3,a,1,a,2,D.,a,3,a,2,a,1,第40页,答案D地球同时卫星受月球引力能够忽略不计,表明地球同时卫星距离月球要比空间站,距离月球更远,则地球同时卫星轨道半径,r,3,、空间站轨道半径,r,1,、月球轨道半径,r,2,之间关系,为,r,2,r,1,r,3,由,=,ma,知,a,3,=,a,2,=,所以,a,3,a,2,;由题意知空间站与月球周期相等,由,ma,=,m,(,),2,r,知,a,1,=,r,1,a,2,=,r,2,所以,a,2,a,1,。所以,a,3,a,2,a,1,D正确。,第41页,16.(天津理综,8,6分)(多项选择),P,1,、,P,2,为相距遥远两颗行星,距各自表面相同高度处各有一,颗卫星,s,1,、,s,2,做匀速圆周运动。图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体引力产生加速,度,a,横坐标表示物体到行星中心距离,r,平方,两条曲线分别表示,P,1,、,P,2,周围,a,与,r,2,反比,关系,它们左端点横坐标相同。则,(),A.,P,1,平均密度比,P,2,大,B.,P,1,“第一宇宙速度”比,P,2,小,C.,s,1,向心加速度比,s,2,大,D.,s,1,公转周期比,s,2,大,第42页,答案AC设行星半径为,R,、质量为,M,、卫星质量为,m,对于卫星有:,G,=,ma,则,a,=,。由,a,-,r,2,图像中两条曲线左端点横坐标相同可知,r,最小值相同,说明两卫星,s,1,、,s,2,在两行星,表面运行,行星,P,1,、,P,2,半径,R,是相同,而两颗卫星到各自行星表面距离也相同,所以卫星,s,1,、,s,2,到各自行星距离,r,是相同,由图像可知,s,1,向心加速度比,s,2,大,即C正确。由,a,=,可知,r,相同时,a,大说明对应,M,也大,故,P,1,平均密度比,P,2,大,即A正确。设在行星表面发射,卫星“第一宇宙速度”为,v,则有,G,=,m,v,=,可见,R,相同时,M,大对应,v,也大,即,P,1,“第一宇宙速度”大,故B错。卫星公转周期设为,T,则有:,G,=,m,r,T,=2,可见,s,1,公转周期小,故D错。,评析本题考查了天体运动中多个常见问题,包括知识点较多。题目经过图像形式展现,两个行星特征,给了解题意提升了难度,所以题目难度偏大。万有引力部分题目大多相同,本题较有新意,可谓创新题。,第43页,17.天津理综,9(1)我国自主研制首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后,与已经在轨,运行“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高为,h,圆形轨道上绕地球,做匀速圆周运动,已知地球半径为,R,地球表面处重力加速度为,g,且不考虑地球自转影,响。则组合体运动线速度大小为,向心加速度大小为,。,答案,R,g,解析设组合体质量为,m,、运转线速度为,v,地球质量为,M,则,G,=,ma,向,=,m,又有,G,=,mg,联立上述两式得,a,向,=,g,v,=,R,。,第44页,考点一万有引力定律及其应用,1.(山东理综,20,5分)双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力作用下,分别围绕其,连线上某一点做周期相同匀速圆周运动。研究发觉,双星系统演化过程中,两星总质,量、距离和周期均可能发生改变。若某双星系统中两星做圆周运动周期为,T,经过一段时间,演化后,两星总质量变为原来,k,倍,两星之间距离变为原来,n,倍,则此时圆周运动周期为,(),A.,T,B.,T,C.,T,D.,T,C,组 教师专用题组,第45页,答案B设双星质量各为,m,1,、,m,2,相距,L,做圆周运动半径分别为,r,1,、,r,2,则,G,=,m,1,G,=,m,2,r,1,+,r,2,=,L,可得,=,T,=,所以,T,=,T,故B正确,A、C、D错误。,评析本题以双星问题为背景,考查万有引力定律在天体运动中应用,掌握双星运动特点,和规律是处理本题关键。难度中等。,第46页,2.(上海单科,9,3分)小行星绕恒星运动,恒星均匀地向四面辐射能量,质量迟缓减小,可认为,小行星在绕恒星运动一周过程中近似做圆周运动。则经过足够长时间后,小行星运动,(),A.半径变大 B.速率变大,C.角速度变大D.加速度变大,答案A因恒星质量,M,减小,所以万有引力减小,不足以提供行星所需向心力,行星将做离心,运动,半径,R,变大,A项正确,再由,v,=,=,a,=,可知,速率、角速度、加速度均变小,故B、C、D均错误。,第47页,3.(广东理综,14,4分)如图,甲、乙两颗卫星以相同轨道半径分别绕质量为,M,和2,M,行星,做匀速圆周运动。以下说法正确是,(),A.甲向心加速度比乙小,B.甲运行周期比乙小,C.甲角速度比乙大,D.甲线速度比乙大,第48页,答案A由,=,ma,知,a,=,因甲中心天体质量,M,甲,=,M,乙中心天体质量,M,乙,=2,M,r,甲,=,r,乙,故,a,甲,T,乙,B项错误。由,=,m,2,r,知,2,=,据已知条件得,甲,乙,C项错误。由,=,知,v,2,=,据已知条件得,v,甲,v,乙,D,项错误。,第49页,4.(课标,21,6分)假设地球是二分之一径为,R,、质量分布均匀球体。一矿井深度为,d,。已知质,量分布均匀球壳对壳内物体引力为零。矿井底部和地面处重力加速度大小之比为,(),A.1-,B.1+,C.,D.,答案A设地球密度为,地球质量,M,=,R,3,地面下,d,处内部地球质量,M,=,(,R,-,d,),3,。地面,处,F,=,G,=,GmR,d,处,F,=,G,=,Gm,(,R,-,d,),地面处,g,=,=,GR,而,d,处,g,=,=,G,(,R,-,d,),故,=,所以A选项正确。,第50页,考点二人造卫星宇宙航行,5.(课标,20,6分,0.496)(多项选择)6月18日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离,地面343 km近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处空间,存在极其稀薄大气。以下说法正确是,(),A.为实现对接,二者运行速度大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间,B.如不加干预,在运行一段时间后,天宫一号动能可能会增加,C.如不加干预,天宫一号轨道高度将迟缓降低,D.航天员在天宫一号中处于失重状态,说明航天员不受地球引力作用,答案BC可认为目标飞行器是在圆形轨道上做匀速圆周运动,由,v,=,知轨道半径越大,时运行速度越小。第一宇宙速度为当,r,等于地球半径时运行速度,即最大运行速度,故目,标飞行器运行速度应小于第一宇宙速度,A错误;如不加干预,稀薄大气对天宫一号阻力做,负功,使其机械能减小,引发高度下降,从而地球引力又对其做正功,当地球引力所做正功大,于空气阻力所做负功时,天宫一号动能就会增加,故B、C皆正确;航天员处于完全失重状态,原因是地球对航天员万有引力全部用来提供使航天员随天宫一号绕地球运行向心力,了,而非航天员不受地球引力作用,故D错误。,第51页,6.(浙江理综,18,6分)(多项选择)如图所表示,三颗质量均为,m,地球同时卫星等间隔分布在半径,为,r,圆轨道上,设地球质量为,M,半径为,R,。以下说法正确是(),A.地球对一颗卫星引力大小为,B.一颗卫星对地球引力大小为,C.两颗卫星之间引力大小为,D.三颗卫星对地球引力协力大小为,第52页,答案BC依据万有引力定律,地球对一颗卫星引力大小,F,万,=,G,A项错误。由牛顿第三,定律知B项正确。三颗卫星等间距分布,任意两星间距为,r,故两星间引力大小,F,万,=,G,C,项正确。任意两星对地球引力夹角为120,故任意两星对地球引力协力与第三星对地球,引力大小相等,方向相反,三星对地球引力协力大小为零,D项错误。,第53页,7.(安徽理综,17,6分)质量为,m,人造地球卫星与地心距离为,r,时,引力势能可表示为,E,p,=-,其中,G,为引力常量,M,为地球质量。该卫星原来在半径为,R,1,轨道上绕地球做匀速圆周,运动,因为受到极稀薄空气摩擦作用,飞行一段时间后其圆周运动半径变为,R,2,此过程中因,摩擦而产生热量为,(),A.,GMm,(,-,)B.,GMm,(,-,),C.,(,-,)D.,(,-,),答案C卫星绕地球做匀速圆周运动满足,G,=,m,动能,E,k,=,mv,2,=,机械能,E,=,E,k,+,E,p,则,E,=,-,=-,。卫星由半径为,R,1,轨道降到半径为,R,2,轨道过程中损失机械能,E,=,E,1,-,E,2,=,(,-,),即下降过程中因摩擦而产生热量,所以C项正确。,评析考查学生综合应用万有引力定律能力,需明确引力势能和动能相关表示式及能量,之间关系。同时要求考生含有一定数学计算能力。难度稍大,区分度较高。,第54页,8.(北京理综,18,6分)关于围绕地球运行卫星,以下说法正确是,(),A.分别沿圆轨道和椭圆轨道运行两颗卫星,不可能含有相同周期,B.沿椭圆轨道运行一颗卫星,在轨道不一样位置可能含有相同速率,C.在赤道上空运行两颗地球同时卫星,它们轨道半径有可能不一样,D.沿不一样轨道经过北京上空两颗卫星,它们轨道平面一定会重合,答案B依据开普勒第三定律,=,C,(常数),可知只要椭圆轨道半长轴与圆轨道半径相,等,二者周期就相等,A选项错误;沿椭圆轨道运行卫星在以长轴为对称轴对称点上含有,相同速率,故B选项正确;由,G,=,m,r,解得,r,=,对于地球同时卫星,其周期,T,=24小,时,故其轨道半径一定,C选项错误;经过北京上空卫星轨道有没有数条,轨道平面与赤道平面,夹角能够不一样,故轨道平面能够不重合,D选项错误。,第55页,9.(北京理综,15,6分)因为通讯和广播等方面需要,许多国家发射了地球同时轨道卫星,这些卫星,(),A.质量能够不一样 B.轨道半径能够不一样,C.轨道平面能够不一样D.速率能够不一样,答案A地球同时卫星运转周期与地球自转周期相同且与地球自转“同时”,所以它,们轨道平面都必须在赤道平面内,故C项错误;由,=,、,mR,2,=,G,可得,R,=,由此,可知全部地球同时卫星轨道半径都相同,故B项错误;由,v,=,R,=,可得,v,=,R,可知全部地,球同时卫星运转速率都相同,故D项错误;而卫星质量不影响运转周期,故A项正确。,第56页,考点一万有引力定律及其应用,1.(广西防城港3月模拟,18)经长久观察发觉,A,行星运行轨道半径为,R,0,周期为,T,0,但其实,际运动轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔,t,0,时间实际发生一次最大偏离,天,文学家认为形成这种现象原因可能是,A,行星外侧还存在着一颗未知行星,B,则行星,B,运行,轨道半径为,(),A.,R,=,R,0,B.,R,=,R,0,C.,R,=,R,0,D.,R,=,R,0,三年模拟,A组 201,6,201,8,年高考模拟基础题组,第57页,答案A,A,行星运动轨道发生最大偏离,必是,B,对,A,引力引发,B,行星在此时刻对,A,有最,大力,故此时刻,A,、,B,行星与中心天体在同一直线上且位于中心天体同一侧,设行星,B,运行,周期为,T,半径为,R,则有,t,0,-,t,0,=2,所以,T,=,由开普勒第三定律可得,=,得,R,=,R,0,A正确。,第58页,2.(贵州贵阳一中3月月考,15)一宇宙飞船在地球赤道平面内绕地球做匀速圆周运动,从飞,船上观察地球,同一时刻最多能观察到地球赤道三分之一;已知地球表面重力加速度为,g,地,球半径为,R,。则该飞船,(),A.线速度为,B.角速度为,C.离地面高度为2,R,D.所在位置重力加速度为,g,答案D依据同一时刻最多能观察到赤道三分之一,由几何关系可知,飞船轨道半径,r,=2,R,离地高度为,R,故C错误。由,G,=,m,=,m,2,r,和,G,=,mg,可解得,v,=,=,故A、B,错误。由,G,=,mg,G,=,mg,解得,g,=,g,故D正确。,第59页,3.(贵州适应性测试,17)如图所表示,天文学家观察到某行星和地球在同一轨道平面内绕太,阳做同向匀速圆周运动,且行星轨道半径比地球轨道半径小,地球和太阳中心连线与地,球和行星连线所夹角叫做地球对该行星观察视角。当行星处于最大观察视角处时,是,地球上天文兴趣者观察该行星最正确时期。已知地球对该行星最大观察视角为,不计行,星与地球之间引力,则该行星围绕太阳运动周期约为,(),A.(sin,年B.(sin,年,C.(cos,年D.(cos,年,第60页,答案B由题图能够知道,当行星处于最大观察视角处时,地球和行星连线应与行星轨道,相切,依据几何关系有,R,行,=,R,地,sin,依据开普勒第三定律有:,=,所以:,=,=,所以B选项是正确。,第61页,考点二人造卫星宇宙航行,4.(广西防城港1月模拟,20)(多项选择)如图为某着陆器屡次变轨后登陆火星轨道图,轨道上,P,、,Q,、,S,三点与火星中心在同一直线上,P,、,Q,两点分别是椭圆轨道远火星点和近火星点,且,PQ,=2,QS,(已知轨道为圆轨道)以下说法正确是,(),A.着陆器在,P,点由轨道进入轨道需关键点火减速,B.着陆器在轨道上由,P,点运动到,S,点时间是着陆器在轨道上由,P,点运动到,Q,点时间,2倍,C.着陆器在轨道上,S,点与在轨道上,P,点加速度大小相等,D.着陆器在轨道上,S,点速率小于在轨道上,P,点速率,第62页,答案AC由题图可知,轨道在轨道外侧,所以着陆器由轨道进入轨道需要减速,A,正确;因为加速度是由万有引力产生,所以,G,=,ma,着陆器在轨道上,S,点与在轨道上,P,点到火星球心距离是相等,所以加速度大小相等,C正确;着陆器在轨道上由,P,点运动,到,S,点时间和着陆器在轨道上由,P,点运动到,Q,点时间都是各自周期二分之一,依据开普勒,第三定律,有,=,解得,=,B错误;着陆器在轨道上速率不变,而从轨道,上,P,点变轨进入轨道需要减速,故D错误。,第63页,5.(云南昆明一中七模,15)天琴计划是我国探测引力波太空计划,该计划将采取三颗完,全相同卫星组成一个等边三角形阵列,地球恰处于三角形中心,三颗卫星将在以地球为中,心、高度约10万千米轨道上运行,针对超紧凑双白矮星系统进行探测。若地球自转线速,度和周期分别为,v,0,、,T,0,月球线速度和运行周期分别为,v,月,、,T,月,三颗天琴卫星线速度和运,行周期分别为,v,琴,、,T,琴,以下选项正确是,(),A.,v,0,v,琴,v,月,B.,T,0,=,T,琴,r,琴,r,同,故,v,月,T,琴,T,同,=,T,0,A、B均错;,v,琴,小于地球第一宇宙速度,故C错;若已知引力常量,G,和三颗天琴卫星运行周期,T,琴,和轨道,半径,r,琴,则可依据,=,m,r,求出地球质量,M,D正确。,第64页,6.(云南师大附中第八次月考,17)如图所表示,6月19日,我国在西昌卫星发射中心发射,“中星9A”广播电视直播卫星。按预定计划,“中星9A”应该首先被送入近地点约为200公,里、远地点约为3.6万公里转移轨道(椭圆),然后经过在远地点,Q,变轨,最终进入地球同时,轨道(圆形),不过卫星实际进入轨道,远地点只有1.6万公里。科技人员没有放弃,经过精心,操作,利用卫星自带燃料在轨道近地点,P,点火,逐步抬高远地点高度,经过10次轨道调整,终,于在7月5日成功进入预定轨道。以下说法正确是,(),A.卫星在轨道,P,点和轨道,Q,点机械能相等,B.卫星在轨道经过,Q,点时和在轨道经过,Q,点时加速度不相同,C.“中星9A”发射失利原因可能是发射速度没有到达7.9 km/s,D.卫星在轨道上由,P,点向,Q,点运动过程中处于完全失重状态,第65页,答案D卫星从轨道经屡次变轨到轨道,需在,P,点点火加速,卫星点火加速过程机械能,增加,而卫星在同一轨道上机械能不变,则卫星在轨道上机械能小于在轨道上机械能,故A错误。卫星在轨道经过,Q,点时和在轨道经过,Q,点时受到合外力均是万有引力,加速,度相同,故B错误。发射速度小于7.9 km/s时,卫星会落回地面,而该卫星进入较低轨道,故发射,速度大于7.9 km/s,故C错误。卫星在轨道上由,P,点向,Q,点运动过程中处于完全失重状态,故D,正确。,第66页,7.(云南昭通二检,16)9月15日,我国空间试验室“天宫二号”在酒泉成功发射。,9月16日,“天宫二号”在椭圆轨道远地点,A,开始变轨,变轨后在圆轨道上运行,如图所,示,A,点离地面高度约为380 km,地球同时卫星离地面高度约为36 000 km。若“天宫二号”变,轨前后质量不变,则以下说法正确是,(),A.“天宫二号”在轨道上运行周期一定大于24 h,B.“天宫二号”在轨道上运行经过近地点,B,时速度最小,C.“天宫二号”在轨道上运