（金版教程）2016年高考物理二轮复习 专题一第4讲万有引力与航天

（金版教程）2016年高考物理二轮复习 专题一第4讲万有引力与航天内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 万有引力与航天网络构建 高考概况天器变轨问题等。 查万有引力定律的应用；能关系等知识相结合进行综合考查，主要以选择题形式考查，难度中等。 体运动综合问题的训练；条思路是解决天体运动与航天问题的基础。 对 应 学 生 用 书 万有引力定律在天体运动中的应用1两条基本思路(1)天体附近： )环绕卫星G rR 地 时3)近地卫星轨道越高运行速度越小；双星运动角速度相等；月球绕地球转动周期约为 ；同步卫星与地球自转周期相等(1 天)。 2第一宇宙速度 .9 km/s 是人造地球卫星的最小发射速度，最大运行速度。 只有以第一宇宙速度发射的人造卫星绕地球表面运行时，运行速度才与发射 2、速度相等，而对于在离地较高的轨道上运行的卫星，其运行速度与地面发射速度并不相等。 高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)当 F 供 F 需 m 时，卫星做匀速圆周运动。 )当 F 供 F 需 时，卫星做近心运动。 当卫星的速度突然减小时，所需向心力 减小，即万有引力 大于卫星所需的向心力，样会脱离原来的圆轨道，到中心天体的距离变小，引力做正功，引力势能减少，进入新轨道运行时，由 v 知运行速度将增大，但引力势能、机械能3)当 F 供 提 升解答卫星问题的三个关键点(1)根据 F 向 推导、记忆 v 、 、T 、a 等公式，能2转周期与自转周期、轨道半径与距天体表面高度。 (2)理解掌握第一宇宙速度的意 3、义，求法及数值单位。 (3)灵活应用同步卫星的特点，注意同步卫星与地球赤道上物体的区别与联系。 类 题 演 练高中物理资源下载平台世昌的博客 2015河南质监如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬 60的正上方，按图示方向第一次运行到南纬 60的正上方时所用时间为1 h，则下列说法正确的是( )A该卫星与同步卫星的运行半径之比为 14B该卫星与同步卫星的运行速度之比为 12C该卫星的运行速度一定大于 7.9 km/卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能答案星转动了 120的圆心角，即转动了三分之一周期，用时 1 h，因此卫星的周期为 3 h。 由 m r 可得 T 4、，极地卫星周期 3 h，同步卫星周期 24 h，可得极2T2 4，A 正确。 由 可得 v 故速度之比为，B 错误。 第一宇宙速度 v7.9 km/s 是近地卫星的运行速度，是最大运行速度，故C 错误。 卫星的质量未知，机械能无法比较， D 错误。 42015邯郸质量检测(多选) 有 a、b、c 、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b 是近地轨道卫星，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则()Aa 的向心加速度等于重力加速度 相同时间内 b 转过的弧长最长Cc 在 4 h 内转过的圆心角是3Dd 的运动周期有可能是 20 a 5、为赤道上的物体，满足万有引力等于重力与随地球自转的向心力的和，即以 ag，故 A 选项错误。 b、c、d 三颗卫星线速度 vbvc期h，故 D 选项错误。 c 卫星在 4 h 内转过高中物理资源下载平台世昌的博客 t t ，故 C 选项正确。 2T 33 航天器的变轨问题以选择题的形式考查运动和受力的关系及功能关系的应用等。 答案射近地卫星的最小速度为第一宇宙速度，故发射月球卫星的速度一定大于第一宇宙速度，A 项正确；由开普勒第三定律 k 可知，圆轨道对应半径大于椭圆轨道半a，故探测器在两轨道上周期一定不相等，B 项错； “嫦娥三号”在圆轨道上运动时，万有引力充当向心力，若使其进入椭圆轨道做近心运动， 6、则万有引力大于向心力，即“嫦娥三号”变轨时需减速才能进入椭圆轨道，C 项正确；由自由落体运动规律有：h g 月12月球表面重力等于万有引力，即： G ，又 M 月 V 以上三M月 3式得月球的平均密度为 ，D 项正确。 3在椭圆轨道 B 点的速度 大小关系。 提示在 B 点虚拟一圆轨道，设环绕速度为 变轨知： v2由于 中物理资源下载平台世昌的博客 (1)卫星的 a、v、T 是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化。 (2)a、v、T 均与卫星的质量无关，只由轨道半径 r 和中心天体质量共同决定。 (3)卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行 7、速度变化由 v 判断。 )航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。 (5)航天器经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。 类 题 演 练52015潍坊质检(多选)2013 年 12 月 2 日，我国探月卫星“嫦娥三号”在西昌卫星发射中心成功发射升空，沿地月转移轨道直奔月球，飞行轨道如图所示。 “嫦娥三号”经过地月转移轨道在 P 点调整后进入环月圆轨道，再调整后进入环月椭圆轨道，最后由近月点Q 沿抛物线下降，于 2013 年 12 月 14 日在月球虹湾成功软着陆。 在实施软着陆过程中，“嫦娥三号”离月球表面 4 m 高时最后一次悬停，确认着陆点。 已知“ 8、嫦娥三号”总质量为 M 在最后一次悬停时，反推力发动机对其提供的反推力为 F，引力常量为 G，月球半径为 R，忽略月球自转及地球对月球的影响。 以下说法正确的是()A “嫦娥三号”在环月圆轨道的 P 点加速，才能进入环月椭圆轨道B月球的质量为球的第一宇宙速度为 “嫦娥三号”沿椭圆轨道运动至 P 点和沿圆轨道运动至 P 点时，加速度相同答案世昌的博客 “嫦娥三号”由环月圆轨道变为环月椭圆轨道，需要做向心运动，故应在 P 点减速，才会出现万有引力大于所需向心力从而向心运动， ，故 A 选项错误。 “嫦娥三号”悬停时满足 F g ，假设月球表面有一质量为 m 的物体，有 ，得 M月 ，故 B 选项错误 9、。 要求月球第一宇宙速度，由 求得M月 ，把 M 月 代入得 v ，故 C 选项正确。 “嫦娥三号”无论沿椭圆轨 点还是沿圆轨道运动至 P 点，只要在 P 点，万有引力就相同，加速度就相同。 由 a ，故 D 选项正确。 2015日照模拟2014 年 3 月 8 日凌晨马航客机失联后，西安卫星测控中心紧急调动海洋、风云、高分、遥感 4 个型号近 10 颗卫星，为地面搜救提供技术支持。 特别是“高分一号”突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的大量关键技术。 如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图。 “北斗”系统中两颗卫星“G 3”以及“高分一号”均可认为绕地心 O 做匀速 10、圆周运动。 卫星“G 1”和“G 3”的轨道半径为 r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的 A、B 两位置， “高分一号”在 C 位置。 若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为 R，不计卫星间的相互作用力。 则下列说法正确的是( )A卫星“G 1”和“G 3”的加速度大小相等且为 果调动“高分一号”卫星快速到达 B 位置的下方，必须对其加速C卫星“G 1”由位置 A 运动到位置 B 所需的时间为“高分一号”所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，机械能会增大答案地球表面上的物体有 于卫星 3有maa g ，A 错；如对“高分一号”加速，则卫星将到更高的轨道上运动，2法不可取，B 11、 错；对于卫星 m( )世昌的博客 T ，卫星 到 B 用时 t T ，C 对；“高分一号”422rR 6 度会降低，速度会增大，机械能要减小，D 错。 对 应 学 生 用 书 宇宙双星模型(13 分)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案 典 例之一是观测双星系统的运动规律。 天文学家观测河外星系麦哲伦云时发现了 双星系统，它由可见星 A 和不可见的暗星 B 构成，两星视为质点，不考虑其他天体的影响，A、B 围绕两者连线上的 O 点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如图所示。 引力常量为 G，由观测能够得到可见星 A 的速率 v 和运行周期。 (1)可见星 A 所受暗星 12、B 的引力 等效为位于 O 点处质量为 m的星体(视为质点)对它的引力，设 A 和 B 的质量分别为 m1、m 2。 试求 m (用 m1、m 2 表示) ；(2)求暗星 B 的质量 可见星 A 的速率 v、运行周期 T 和质量 间的关系式。 (1)可见星 A 所受暗星 B 的引力 大。 提示F AG。 )位于 O 点处质量为 m的星体对 A 的引力多大。 提示F A。 )如何用 m。 提示找 析(1)设 A、B 的圆轨道半径分别为 r1、r 2，由题意知， A、B 做匀速圆周运动的角速度相同，设为。 由牛顿运动定律，有 FAm 12 分)FBm 22 分) B(1 分)设 A、B 之间的距离为 r，又 rr 1r 2(1 分)由上述各式得 r 分)世昌的博客 ，有 ，将上式代入得m。