（优化方案）2015年高考物理二轮复习综合讲义 专题四+万有引力定律及其应用（导学导练，含详解）

（优化方案）2015年高考物理二轮复习综合讲义 专题四+万有引力定律及其应用（导学导练，含详解）内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 万有引力定律的应用命题规律：万有引力定律的应用在高考中也时有考查题型主要为选择题，命题角度有以下几点：(1)利用补偿法求万有引力的大小(2)结合比例运算求解重力加速度等问题(3)考查重力与万有引力的关系的应用1.(2014南昌高三调研)我国于 2013 年成功发射携带月球车的“嫦娥三号”卫星，并将月球车软着陆到月球表面进行勘察假设“嫦娥三号”卫星绕月球做半径为 r 的匀速圆周运动，其运动周期为 T，已知月球的半径为 R，月球车的质量为 m，则月球车在月球表面上所受到的重力为()A. 2 2析“嫦娥三号”卫星绕月球做半径为 r 的匀速圆周运动，有 m r；月球2 2、F ，联立可得：F项 D 正确，选项 A、B、C 错误42案2014潍坊模拟)据报道，美国耶鲁大学的研究人员发现了一颗完全由钻石组成的星球，通过观测发现该星球的半径是地球的 2 倍，质量是地球的 8 倍设在该星球表面附近绕星球运行的卫星的角速度为 1、线速度为 地球表面附近绕地球运行的卫星的角速度为2、线速度为 为()1 B4C2 D1解析该星球与地球表面的重力加速度之比为： 2，近地卫星的向心加速度1 2，故 C 正确1案多选) 为了探寻金矿区域的位置和金矿储量，常利用重力加速度反常现象如图所示，P 点为某地区水平地面上的一点，假定在 P 点正下方有一空腔或密度较大的金矿，该地区重力加速度的 3、大小就会与正常情况有微小偏离，这种现象叫做“重力加速度反常” 如果球形区域内储藏有金矿，已知金矿的密度为 ，球形区域周围均匀分布的岩石密度为0，且 ，球形空腔体积为 V，球心深度为高中物理资源下载平台世昌的博客 (远小于地球半径)，则下列说法正确的是()A有金矿会导致 P 点重力加速度偏小B有金矿会导致 P 点重力加速度偏大CP 点重力加速度反常值约为 gG 0图中 重力加速度反常值大于 P 点重力加速度反常值解析因为金矿对地球表面物体的引力大，所以有金矿会导致 P 点重力加速度偏大，即B 正确，A 错误；根据万有引力定律可知 P 点重力加速度反常值约为 gG ，即 0确；因为 以在图中 点重 4、力加速度反常值，即 D 错误答案结提升 万有引力定律公式只适用于计算质点间的相互作用，故求一般物体间的万有引力时，应把物体进行分割，使之能视为质点后再用 FG 求质点间的各个作用力，用万有引力定律的公式来计算，式中的 r 是两个球体球心间的距离；一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也可用公式 FG 计算，式中 r 某些特殊情况下我们应用“补偿法”可以求出其万有引力的大小.)热点二天体质量和密度的计算命题规律：天体质量和密度的计算问题是近几年来高考的热点命题规律一般体现在以下两个方面：(1)结合星球表面重力加速度考查(2)结合卫星绕中心天体做圆周运动考查线速度大小为 m 的物体重力，物体静止时 5、，弹簧测力计的示数为 ，则这颗行星的质量为 ()A. 题指导 解答本题时应明确以下两点：(1)在行星表面附近做匀速圆周运动的物体轨道半径约等于行星半径(2)万有引力(约等于重力 )提供向心力解析由 N g ，据 G G m 得 M ，故选 案颗行星的体积是地球的 ，质量是地球的25 倍已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为 时，引力常量 G0 11 Nm2/此估算该行星的平均密度约为()A0 3 kg/B0 3 kg/0 4 kg/D0 4 kg/析近地卫星绕地球做圆周运动，所受万有引力充当其做圆周运动的向心力，则高中物理资源下载平台世昌的博客 m 2R，由密度、质量和体积关系有 M 得 0 3 6、 kg/2T) 43 3，即 行 03 kg/0 4 项 D 正确答案2014高考新课标全国卷) 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. 析物体在地球的两极时，G ，物体在赤道上时，m 2RG ，以上2T) 正确，选项 A、C 、D 错误3g答案B 总 结 提 升 估 算 中 心 天 体 的 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 M，进 而 求 得 32利 用 环 绕 天 体 的 轨 道 半 径 r、周 期 出 M 42 绕 天 体 绕 中 心 天 7、 体 表 面 做 匀 速 圆 周 运 动 时 ，轨 道 半 径 r R，则 造卫星的定轨问题命题规律：人造卫星问题一直是近几年高考的热点，命题规律主要是结合圆周运动规律、万有引力定律进行考查：(1)考查卫星在轨道运行时线速度、角速度、周期的计算(2)考查不同轨道卫星各个物理量的比较(3)结合宇宙速度考查1.(2014合肥质检)“北斗”系统中两颗工作卫星 1 和 2 在同一轨道上绕地心 O 沿顺时针方向做匀速圆周运动，轨道半径为 r，某时刻它们分别位于轨道上的 A、B 两位置，如图所示已知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以下判断中正确的是()A这两颗卫星的向心 8、加速度大小为 a 世昌的博客 这两颗卫星的角速度大小为 星 1 由位置 A 运动至位置 B 所需的时间为 t果使卫星 1 加速，它就一定能追上卫星 2解析卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，即：G 万有引力 两式得：a g，A 项错；由 a 2r，将上式代入得：2 项错；卫星 1 由位置 A 运动到位置 B 所需时间为卫星周期的 ，由 T ，t6 2 C 项正确；卫星 1 加速后做离心运动，进入高轨道运动，不能追上卫星 2，D 项错案2014高考天津卷)研究表明，地球自转在逐渐变慢， 3 亿年前地球自转的周期约为 22 小时假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的 9、地球同步卫星与现在的相比()A距地面的高度变大 B向心加速度变大C线速度变大 D角速度变大解析同步卫星运行周期与地球自转周期相同，由 G m (Rh) 2有 h h2 (2T)R ，故 T 增大时 h 也增大， A 正确同理由 mam m(Rh) 2可3 h2 h得 a 、v 、 ，故 h 增大后 a、v、 都减小，B、C、D 皆错 h2 h h3误答案2014高考福建卷)若有一颗 “宜居”行星，其质量为地球的 p 倍，半径为地球的 q 倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的()A. 倍 B. 倍倍 D. 倍pq 析设地球质量为 M，半径为 R，根据 m 得地球卫星的环绕速度为，同理该 10、“宜居”行星卫星的环绕速度为 v ，故 v为地球卫星环绕速选项 C 正确案C总结提升 人造卫星的 an、v、T、 与 r 的关系(1)做匀速圆周运动的卫星所受万有引力完全提供卫星所需的向心力，由 m rma 2世昌的博客 !当 r 增大时，2)当 r R 地 时，卫星变轨问题的考查命题规律：卫星或航天器的变轨问题是高考热点，预计命题角度有以下几点：(1)发射过程中的变轨问题，考查卫星的速度、周期、加速度(2)考查航天器对接过程中的轨道控制(3)考查变轨前后的速度、周期及机械能的比较解析卫星在 1 轨道做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律得 G m ， 轨道 A 点做离心运动，则有 G 11、m ，故 v1v 2A，选项 A 正确；卫星在 2 轨 点做近心运动，则有 G m ，若卫星在经过 B 点的圆轨道上运动，则 G 于 rr B，所以 v1v B，故 v Bv 1km/s，选项 B 正确；3 轨道的高度大 轨道的高度，故卫星在 3 轨道所具有的机械能大于在 2 轨道所具有的机械能，选项 星在各个轨道上运动时，只有万有引力做功，机械能守恒，在 A 点时重力势能最小，动能最大，速率最大，故卫星在 3 轨道所具有的最大速率大于 2 轨道所具有的最大速率，选项 D 错误答案结提升 (1)卫星从一个稳定轨道变到另一稳定轨道，称为变态，即变轨问题，此过程不满足 F 向 F 万 ，应结合离心运动和近心运动的知识以及能量守恒定律去解决即假设当卫星速度减小时 F 向 F 万 ，卫星。