（考前三个月）2015年高考物理（人教通用）名师考点点拨专题讲义 专题4+万有引力定律及应用（含14真题及原创解析）

（考前三个月）2015年高考物理（人教通用）名师考点点拨专题讲义 专题4+万有引力定律及应用（含14真题及原创解析）内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 ，主要表现在两个方面：(1)天体质量和密度的计算：主要考查对万有引力定律、星球表面重力加速度的理解和计算(2)人造卫星的运行及变轨：主要是结合圆周运动的规律、万有引力定律，考查卫星在轨道运行时线速度、角速度、周期的计算，考查卫星变轨运行时线速度、角速度、周期以及有关能量的变化以天体问题为背景的信息题，更是受专家的青睐高考中一般以选择题的形式呈现从命题趋势上看，对本部分内容的考查仍将延续与生产、生活以及航天科技相结合，形成新情景的物理题考题 1对天体质量和密度的考查例 1 (2014广东21)如图 1 所示，飞行器 P 绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角 2、为 ，下列说法正确的是()图 1A轨道半径越大，周期越长B轨道半径越大，速度越大C若测得周期和张角，可得到星球的平均密度D若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度审题突破根据开普勒第三定律，分析周期与轨道半径的关系；飞行器 P 绕某星球做匀速圆周运动，由星球的万有引力提供向心力，根据万有引力定律和几何知识、密度公式可求解星球的平均密度解析设星球质量为 M，半径为 R，飞行器绕星球转动半径为 r，周期为 m r 知 T2 ，r 越大，T 越大，选项 A 正确；由 G m 知 v 2T2 r 越大，v 越小，选项 B 错误；由 G m r 和 得 ，又 243r，所以 ，所以选项 C 正确，D 3、错误2 3世昌的博客 2014新课标18) 假设地球可视为质量均匀分布的球体已知地球表面重力加速度在两极的大小为 赤道的大小为 g，地球自转的周期为 T，引力常量为 )A. ggC. 解析物体在地球的两极时，G ，物体在赤道上时，mgm( )2RG ，又T 立以上三式解得地球的密度 正确，选项 A、C、g错误2专家称嫦娥四号探月卫星为“四号星” ，计划在 2017 年发射升空，它的主要任务是更深层次、更全面的科学探测月球地貌等方面的信息，完善月球档案资料已知月球表面的重力加速度为 g，月球的平均密度为 “四号星 ”离月球表面的高度为 h，绕月做匀速圆周运动的周期为 )A月球质量B万有引力常量C 4、 “四号星”与月球间的万有引力D月球的第一宇宙速度答案月球的半径为 R，由 G M g3 43由 M m(Rh) 可得43 h2 42 Rh) 3 43 42两式相比可解半径 R，代入可求得万有引力常量，故选项 B 错误；由 M 选项 A 错误；由 m 可求出第一宇宙速度，故选项 D 错误；不能求得卫星与月球之间的万有引力，故选项 C 正确估算中心天体质量和密度的两条思路1测出中心天体表面的重力加速度 g，估算天体质量，G 而求得世昌的博客 43用环绕天体的轨道半径 r、周期 T，估算天体质量，G m r，即 M 22道半径 rR，则 对人造卫星有关物理量的考查例 2 如图 2 所示，在同一轨 5、道平面上的三个人造地球卫星 A、B、C 在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法中正确的是()图 2A根据 v ，可知 星的向心加速度 aAaB星运动一周后，A 先回到原地点审题突破由万有引力定律比较万有引力的大小根据 v 、a 、T 比2心加速度的大小、周期的大小，分析哪颗卫星先回到原点解析公式 v 只适用于地面附近卫星(或飞行物)，如果距离地面很远，其重力加速度式不再适用，A 错误；根据万有引力定律 FG ，可知当卫星质量不知时，万 错误；根据 aG ，卫星的向心加速度 aAaB 正确；根据 T2 周期短，卫星运动一周后，A 先回到原地点，D 正确图 3 所示，A 是放在地球赤道上的一个物体， 6、正在随地球一起转动B 是赤道上方一颗近地卫星A 和 B 的质量相等，忽略 B 的轨道高度，下列说法正确的是()图 3AA 和 B 做圆周运动的向心加速度相等BA 和 B 受到的地球的万有引力相等高中物理资源下载平台世昌的博客 A 做圆周运动的线速度比 B 大DB 做圆周运动的周期比 A 长答案 和 B 受到的地球的万有引力相等，选项 B 正确；对赤道上的物体说：F 引F N，对近地卫星说： F 引 ，所以 B 的向心加速度大于 A，选项 A 错误；由a 可知，B 的线速度大于 A，选项 C 错误；由 T 可知，B 做圆周运动的周期比 项 D 错误4火星表面特征非常接近地球，我国志愿者王跃参与了 7、在俄罗斯进行的“模拟登火星”实验活动已知火星半径是地球半径的 ，质量是地球质量的 ，12 19自转周期也基本相同地球表面重力加速度是 g，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是 h，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是()A王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的 倍29B火星表面的重力加速度是2星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 倍23D王跃在火星上向上跳起的最大高度是3解析根据 G 知， 错误；火星表面的重力加速度 g 火 g，B 错9 49误；根据 可得 v ，可以求出火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的C 正确；根据 起跳速度相同时，若在地球上跳起的最大高度为 h， 8、23 12则在火星上向上跳起的最大高度是 ，D 错误9果把水星和金星绕太阳的轨道视为圆周，如图 4 所示，从水星与金星在一条直线上开始计时，若测得在相同时间内水星、金星转过的角度分别为 1、 2(均为锐角)，则由此条件可求得水星和金星()图 4A质量之比高中物理资源下载平台世昌的博客 绕太阳的动能之比C到太阳的距离之比D受到的太阳引力之比答案星和金星作为环绕体，无法求出质量之比，故 A 错误由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计算它们绕太阳的动能之比，故 B 错误相同时间内水星转过的角度为1，金星转过的角度为 2，可知道它们的角速度之比，根据万有引力提供向心力： 得 r ，知道了角速度之比， 9、就可求出轨道半径之比，即到太阳的 C 正确由于不知道水星和金星的质量关系，故不能计算它们受到的太阳引力之比，故 D 错误1人造卫星做匀速圆周运动时所受万有引力完全提供其所需向心力，即G m m r，由此可以得出 v ， ，T2 2步卫星指相对地面静止的卫星，其只能定点于赤道上空，离地面的高度是一定值，其周期等于地球自转周期3卫星运行的向心加速度就是引力加速度，由 G 知 gG G ，R h2其大小随 h 的增大而减小考题 3对航天器变轨问题的考查例 3 2013 年 12 月 2 日凌晨，我国发射了“嫦娥三号”登月探测器 “嫦娥三号”由地月转移轨道到环月轨道飞行的示意图如图 5 所示，P 点为 10、变轨点，则“嫦娥三号”()图 5A经过 P 点的速率，轨道 1 的一定大于轨道 2 的B经过 P 点的加速度，轨道 1 的一定大于轨道 2 的C运行周期，轨道 1 的一定大于轨道 2 的D具有的机械能，轨道 1 的一定大于轨道 2 的审题突破“嫦娥三号”从轨道 1 进入轨道 2 的过程中，发动机对卫星做负功，卫星的机械能减小；在不同轨道上的 P 点卫星的加速度都由万有引力产生，在同一位置万有引力大小相同产生的加速度大小相同；根据开普勒行星运动定律根据半长轴关系求解周期关系高中物理资源下载平台世昌的博客 卫星在轨道 1 上经过 P 点时减速，使其受到的万有引力大于需要的向心力而做向心运动，才能进 11、入轨道 2，故经过 P 点的速率，轨道 1 的一定大于轨道 2 的，故 A 正确根据万有引力提供向心力 G a ，由此可知，到月球的距离 r 相同，a 相等， 点的加速度，轨道 1 的一定等于轨道 2 的，故 B 错误根据开普勒第三定律k 可知，r 越大，T 越大，故轨道 1 的周期一定大于轨道 2 的运行周期，故 C 正确因 上经过 P 点时减速做向心运动才能进入轨道 2，即外力对卫星做负功，机械能减小，故轨道 1 的机械能一定大于轨道 2 的机械能，故 D 正确答案于某种原因，人造地球卫星的轨道半径减小了，那么()A卫星受到的万有引力增大、线速度减小B卫星的向心加速度增大、周期减小C卫星的 12、动能、重力势能和机械能都减小D卫星的动能增大，重力势能减小，机械能减小答案星绕地球做圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力： m m r万有引力与距离的二次方成反比，半径减小则万有引力增大，2v ，知半径减小，线速度增大，选项 A 错误； aG ，知 r 减小，a 增大，r 减小，T 减小，选项 B 正确；卫星运行的线速度 v 知半径减小，线42动能增大，卫星轨道高度降低则其重力势能减小，在轨道减小的过程中由于阻力的存在，卫星要克服阻力做功，机械能减小，选项 C 错误，选项 D 正确1当卫星的速度突然增加时，G m ，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运离原的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由 v 可知，中物理资源下载平台-。