（优化方案）2016年高三物理大一轮复习 第四章　曲线运动　万有引力与航天 第四节万有引力与航天

（优化方案）2016年高三物理大一轮复习 第四章　曲线运动　万有引力与航天 第四节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 万有引力与航天学生用书 、万有引力定律1内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量 乘积成正比，与它们之间距离 r 的二次方成反比2公式：FG ，其中 G0 11 Nm2/用条件：严格地说，公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点均匀的球体可视为质点，其中 r 是两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适用，其中 r 为球心到质点间的距离1.(单选)关于万有引力公式 FG ，以下说法中正确的是 ()式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体B当两物体 2、间的距离趋近于 0 时，万有引力趋近于无穷大C两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律D公式中引力常量 G 的值是牛顿规定的答案：宙速度宇宙速度 数值(km/s) 意义第一宇宙速度(环绕速度) 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度第二宇宙速度(脱离速度) 物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度(逃逸速度) 单选)嫦娥三号的成功登月再次表明我国已具备火星探测能力，假设我国欲发射一颗探测火星的卫星，其发射速度 )A7.9 km/.9 km/s v11.2 km/1.2 km/s v16.7 km/sDv16.7 km/三、经典力学的时空观和相对论时空观1经典时空观(1)在经典力学中，物 3、体的质量是不随速度的改变而改变的(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的2相对论时空观同一过程的位移和时间的测量与参考系有关，在不同的参考系中不同3经典力学的适用范围高中物理资源下载平台世昌的博客 ，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界3.(单选)对相对论的基本认识，下列说法正确的是 ()A相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上快D我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了答案：体质量和密度的估算学生用书 1解决天体(卫 4、星)运动问题的基本思路(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即G m r2)在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即 G g 表示天体2天体质量和密度的计算(1)利用天体表面的重力加速度 g 和天体半径 故天体质量 M ， 43)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期 T 和轨道半径 r.由万有引力等于向心力，即 G m r，得出中心天体质量 M ；22已知天体半径 R，则天体的平均密度 ；43天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径 r 等于天体半径R，则天体密度 要测出卫星环绕天体表面运动的周期 T，就可估算出中心3多选)1798 年，英国物理学家卡文迪 5、许测出万有引力常量 G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人若已知万有引力常量 G，地球表面处的重力加速度 g，地球半径 R，地球上一个昼夜的时间 球自转周期)，一年的时间 球公转周期)，地球中心到月球中心的距离 球中心到太阳中心的距离 )A地球的质量 m 地 阳的质量 m 太 42世昌的博客 月球的质量 m 月 42求月球、地球及太阳的密度解析对地球表面的一个物体 有 ，所以地球质量 m 地 项 A 正确对地球绕太阳运动来说，有 m 地 m 太m太 2，B 项正确对月球绕地球运动来说，能求地球质量，不知道月球的相关参量及月42法求出它的质量和密度，C、D 项错误答案结提升 (1)利用圆周 6、运动模型，只能估算中心天体质量，而不能估算环绕天体质量(2)区别天体半径 R 和卫星轨道半径 r：只有在天体表面附近的卫星才有 rR；计算天体密度时，V 只能是中心天体的半径431.(单选)(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. 有 赤道上重3力等于万有引力与向心力的差值，即 mgm RG 立解得： 423，B 项正确3g考点二卫星运行参量的比较与运算学生用书 1卫星的各物理量随轨道半径变化的规律2卫星运动中的机械能(1)只在万有引力作用下卫星绕中心天体做匀速圆周运动和沿椭圆轨道 7、运动，机械能均守恒，这里的机械能包括卫星的动能、卫星(与中心天体)的引力势能(2)质量相同的卫星，圆轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大高中物理资源下载平台世昌的博客 极地卫星、近地卫星和同步卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为 7.9 km/s.(3)同步卫星轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合周期一定：与地球自转周期相同，即 T24 h86 400 s.角速度一定：与地球自转的角速度相同高度一定：卫星离地面高度 h0 4 8、 速率一定：运动速度 vkm/s( 为恒量)绕行方向一定：与地球自转的方向一致(单选)(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角速度变大解析卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，即 G ，得 r2T)，由于同步卫星的周期等于地球的自转周期，当地球自转变慢，自转周期变大，则3地面的高度变大，A 项正确；由 G ，a径变大，向心加速度变小，B 项错误；由 G m 得，v ，半径变大，线 项错误；由 分析 9、得，同步卫星的周期变大，角速度变小， D 项错误2T答案多选)( 改编题)“天宫一号”目标飞行器与“神舟十号”飞船自动交会对接的示意图如图所示，圆形轨道为“天宫一号”运行轨道，圆形轨道为“神舟十号”运行轨道，在实现交会对接前， “神舟十号”要进行多次变轨，则()A “天宫一号”的运行速率大于 “神舟十号”在轨道上的运行速率B “神舟十号”变轨前比变轨后的机械能要小C “神舟十号”可以通过减速而使轨道半径变大D “天宫一号”和“神舟十号 ”对接瞬间的向心加速度相同解析：选 天宫一号”的运行速率小于“神舟十号”在轨道上的运行速率，选项 A 错误. “神舟十号”加速才能做离心运动，而使轨道半径变大， 10、即外力要对飞船做正功，选项 B 正确，选项 C 错误；“天宫一号”和“神舟十号 ”对接瞬间轨道半径相同，向心加速度也相同，选项 D 正确考点三卫星(航天器)的变轨问题学生用书 高中物理资源下载平台世昌的博客 轨道的渐变做匀速圆周运动的卫星的轨道半径发生缓慢变化，由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动解决此类问题，首先要判断这种变轨是离心还是向心，即轨道半径 r 是增大还是减小，然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化2轨道的突变由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道(1)当卫星的速度突然增加时，G m ，即万有 11、引力不足以提供向心力，卫星将做离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由 v可知其运行速度比原轨道时减小)当卫星的速度突然减小时，G m ，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由 v可知其运行速度比原轨道时增大；卫星的发射和回收就是利用这一原理将涉及功和能量问题，对卫星做正功，卫星机械能增大，由低轨道进入高轨道；对卫星做负功，卫星机械能减小，由高轨道进入低轨道(单选)(2014高考山东卷)2013 年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、 “嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带 12、“玉兔”的返回系统由月球表面发射到 h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球设“玉兔”质量为 m，月球半径为 R，月面的重力加速度为 g 月 以月面为零势能面， “玉兔”在 h 高度的引力势能可表示为 其中 G 为引力常量， M 为月球质量若忽略月球的自转，从开始发射到对接完 h成需要对“玉兔”做的功为( )A. (h2 R) B. (h R)R h R h 2C. R h(h 22R) R h(h 12R)解析根据题意可知，要使“玉兔”和飞船在距离月球表面高为 h 的轨道上对接，若不考虑月球的自转影响，从开始发射到完成对接需要对“玉兔”做的功应为克服月球的万有引力做的功与在该轨道做圆周运动的动能之和，所以 WE pE k，E p ，再根 h据 ，据此可求得需要的动能为 ，再联系 GMg 月 以上三 h2 h h式可求得，从开始发射到完成对接需要对“玉兔”做的功应为 W ，所以该R h(h 12R)题正确选项为 D.答案D3.。