高考物理全冊熱點快速突破（打包20套）.zip,高考,物理,熱點,快速,突破,打包,20 專題06 萬有引力定律與航天 【高考命題熱點】主要考查以航天為背景計算線速度、角速度、向心加速速、向心力、周期表達式及討論變化、變軌技術及各能量變化、地球同步衛(wèi)星、赤道和南北兩極萬有引力和重力關系的選擇題。 【知識清單】 1. 萬有引力定律：自然界中任何兩物體間都存在萬有引力，大小跟兩物體質量乘積成正比， 跟距離的平方成反比，即 其中為引力常量， 由英國物理學家卡文迪許用扭秤裝置第一次精確測量得到。為兩物體質量， kg；為兩物體間距離,m。注：趨近于0時無窮大是錯誤的，因為當=0時相當于 兩物體成為一物體，無物理意義。 2. 行星或目標飛行器繞中心天體做勻速圓周運動模型： 由萬有引力提供向心力，即： 為軌道半徑；為行星或目標飛行器質量。 則 即當 （當軌道半徑增大時帶有“速度”的量均減小只有周期增大，即“三減一增”） 例：如右圖所示，兩顆人造衛(wèi)星分別繞地球做勻速圓周運動，則： 由于，所以：，， 3.黃金代換式：（ 即當軌道半徑等于中心天體半 徑時對應向心加速度為該中心天體表面重力加速度）。 說明：適用于任意天體，只要對應即可。 4. 三大宇宙速度： 宇宙速度 數值 物理意義 第一宇宙速度 計算：當軌道半徑（地球半徑）時， 人造衛(wèi)星最小發(fā)射速度，也是最大環(huán)繞速度 （衛(wèi)星剛好貼著地球表面做勻速圓周運動） 第二宇宙速度 掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，即衛(wèi)星發(fā)射速度大于或等于11.2km/s時，衛(wèi)星不再繞地球運行。 第三宇宙速度 掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，即衛(wèi)星發(fā)射速度大于或等于16.7km/s時，衛(wèi)星不再繞太陽運行。 ≥ 5. 地球同步衛(wèi)星（靜止軌道衛(wèi)星）：相對地球靜止的衛(wèi)星，跟地球具有相同角速度，具有以 下3個特點： （1）周期一定：； （2）位置一定：地球同步衛(wèi)星一定位于赤道正上空； （3）高度一定： （形成空間概念） 6. 變軌技術 （1）高軌道→低軌道：向前噴出物質→減速 說明：為減速前，瞬間減速不變，即近心（向心）運動，地球通過萬有引力把衛(wèi)星從高軌道吸到低軌道，對衛(wèi)星做正功，待衛(wèi)星穩(wěn)定后，動能，引力勢能，若考慮稀薄空氣阻力，則機械能有損失，即機械能減?。Σ辽鸁徂D化為內能）。 （2）低軌道→高軌道：向后噴出物質反沖→加速 說明：為加速前，瞬間加速不變，即 離心運動，衛(wèi)星從低軌道變軌到高軌道，對衛(wèi)星做負功，待衛(wèi)星穩(wěn)定后，動能，引力勢能，若考慮稀薄空氣阻力，則機械能有損失，即機械能減?。Σ辽鸁徂D化為內能）。 7. 赤道、南北兩極和關系 （1）赤道 赤道上物體要隨地球自轉需要向心力，則萬有引力的另外 一個分力即為重力，即，但由于 所以即。 （2）南北兩極 南北兩極物體所需向心力=0，所以。 綜上：重力是萬有引力一個分力，方向不一定指向地心，隨緯度升高重力增大，。 8. 開普勒定律 開普勒定律 內容 開普勒第一定律（軌道定律） 繞太陽的所有行星都在以太陽為一個焦點的橢圓軌道上運行 開普勒第二定律（面積定律） 行星與太陽的連線在相等時間內掃過的面積相等 開普勒第三定律（周期定律） （常數） 說明：為半長軸；為公轉周期 適用條件：中心天體一致。 9. 求中心天體密度 已知某行星繞中心天體做勻速圓周運動的周期為，軌道半徑為，中心天體半徑為，求中心天體密度。 由萬有引力提供向心力得： 即中心天體質量 中心天體體積 所以 答案 P19 熱點突破提升練六 1. 2017年4月，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會 對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道（可視為圓軌道）運動。與天宮二號單運 行時相比，組合體運行的(　　) A．周期變大 B．速率變大 C．動能變大 D．向心加速變大 2．假設地球和火星都繞太陽做勻速圓周運動，已知地球到太陽的距離小于火星到太陽的距離，那么(　　) A．地球公轉周期大于火星的公轉周期 B．地球公轉的線速度小于火星公轉的線速度 C．地球公轉的加速度小于火星公轉的加速度 D．地球公轉的角速度大于火星公轉的角速度 3．“天宮一號”目標飛行器與“神舟十號”飛船自動交會對接前的示意圖如圖所示，圓形軌道Ⅰ為“天宮一號”運行軌道，圓形軌道Ⅱ為“神舟十號”運行軌道。此后“神舟十號”要進行多次變軌，才能實現與“天宮一號”的交會對接，則(　　) A．“天宮一號”的運行速率大于“神舟十號”在軌道Ⅱ上的運行速率 B．“神舟十號”變軌后比變軌前高度增加，機械能減少 C．“神舟十號”可以通過減速而使軌道半徑變大 D．“天宮一號”和“神舟十號”對接瞬間的向心加速度大小相等 4．航天飛機中的物體處于完全失重狀態(tài)，是指這個物體(　　) A．不受地球的吸引力 B．受到地球吸引力和向心力的作用而處于平衡狀態(tài) C．受到向心力和離心力的作用而處于平衡狀態(tài) D．對支持它的物體的壓力為零 5．2015年7月25日，我國成功發(fā)射兩顆北斗導航衛(wèi)星，使北斗導航衛(wèi)星家族成員增加到19顆。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)由地球同步軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星兩種衛(wèi)星組成，這兩種衛(wèi)星正常運行時(　　) A．地球同步衛(wèi)星周期大于地球的自轉周期 B．地球同步衛(wèi)星相對于地面是移動的，但每天經過特定地區(qū)的上空 C．地球同步衛(wèi)星和低軌道衛(wèi)星都處于失重狀態(tài) D．低軌道衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星可能具有相同的角速度 6．宇航員王亞平在“天宮1號”飛船內進行了我國首次太空授課，演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現象。若飛船質量為m，距地面高度為h，地球質量為M，半徑為R，引力常量為G，則飛船所在處的重力加速度大小為(　　) A．0 B. C. D. 7．嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、著陸器等多個部分組成。探測器預計在2017年由長征五號運載火箭在中國文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，自動完成月面樣品采集，并從月球起飛，返回地球，帶回約2 kg月球樣品。某同上得到一些信息，如表格中的數據所示，請根據題意，判斷地球和月球的密度之比為(　　) 月球半徑 R0 月球表面處的重力加速度 g0 地球和月球的半徑之比 ＝4 地球表面和月球表面的重力加速度之比 ＝6 A. B. C．4 D．6 8．如圖所示，a是靜止在地球赤道地面上的一個物體，b是與赤道共面的地球衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，對于a物體和b、c兩顆衛(wèi)星的運動情況，下列說法中正確的是(　　) A．a物體運動的周期小于b衛(wèi)星運動的周期 B．b衛(wèi)星運動受到的萬有引力一定大于c衛(wèi)星受到的萬有引力 C．a物體運動的線速度小于c衛(wèi)星運動的線速度 D．b衛(wèi)星減速后可進入c衛(wèi)星軌道 9．假設地球可視為質量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉的周期為T，引力常量為G。地球的密度為(　　) A. B. C. D. 10．將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1(如圖所示)，經過多次變軌，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點，2、3相切于P點，則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是(　　) A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度 C．衛(wèi)星在軌道1上經過Q點時的加速度大于它在軌道2上經過Q點時的加速度 D．衛(wèi)星在軌道2上經過P點的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度 11．關于行星運動的規(guī)律，下列說法符合史實的是(　　) A．開普勒在牛頓定律的基礎上，導出了行星運動的規(guī)律 B．開普勒在天文觀測數據的基礎上，總結出了行星運動的規(guī)律 C．開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因 D．開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，發(fā)現了萬有引力定律 12．如圖所示，某極地軌道衛(wèi)星的運行軌道平面通過地球的南、北兩極，已知該衛(wèi)星從北緯60°的正上方按圖示方向第一次運行到南緯60°的正上方時所用的時間為1 h，則下列說法正確的是(　　) A．該衛(wèi)星的運行速度一定大于7.9 km/s B．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行速度之比為1∶2 C．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行半徑之比為1∶4 D．該衛(wèi)星的機械能一定大于同步衛(wèi)星的機械能 13.（多選）如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M，N為軌 道短軸的兩個端點，運行的周期為,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經過M,Q到N的運動過程中(　　) A．從P到M所用的時間等于 B．從Q到N階段，機械能逐漸變大 C．從P到Q階段，速率逐漸變小 D．從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功 14．利用三顆位置適當的地球同步衛(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍，假設地球的自轉周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現上述目的，則地球自轉周期的最小值約為(　　) A．1 h B．4 h C．8 h D．16 h 15.(多選)P1、P2為相距遙遠的兩顆行星，距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星s1、s2做勻速圓周運動。圖中縱坐標表示行星對周圍空間各處物體的引力產生的加速度a，橫坐標表示物體到行星中心的距離r的平方，兩條曲線分別表示P1、P2周圍的a與r2的反比關系，它們左端點橫坐標相同。則(　　) A．P1的平均密度比P2的大 B．P1的“第一宇宙速度”比P2的小 C．s1的向心加速度比s2的大 D．s1的公轉周期比s2的大 - 8 -