步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 4.4万有引力与航天

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 4.4万有引力与航天内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 万有引力与航天考纲解读 对开普勒三定律的理解火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知()A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积答案星和木星在各自的椭圆轨道上绕太阳运动，速度的大小不可能始终相等，因此 B 错；太阳在这些椭圆的一个焦点上，因此 A 错； 在相同时间内，某个确定的行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，因此 D 错，本题答案为 对万有引力定律的理解关于万有引力公式 2、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有引力公式 FG ，虽然是牛顿由天体的运动规律得出的，但牛顿又将用于计算任何两个质点间的引力当两个物体间的距离趋近于 0 时，两个物体就不能视为质点了，万有引力公式不再适用两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律公式中引力常量 G 的值是卡文迪许在实验室里用实验测定的，而不是人为规定的故正确答案为 第一宇宙速度的计算美国宇航局 2011 年 12 月 5 日宣布，他们发现了太阳系外第一 3、颗类似地球的、可适合居住的行星“开普勒22b” ，其直径约为地球的 至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于()A0 3 m/s B0 3 m/0 4 m/s D0 4 m/解析由该行星的密度和地球相当可得 ，地球第一宇宙速度 ，该2，联立解得 0 4 m/s，选项 D 正确对人造卫星及卫星轨道的考查a、b、c、d 是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星其中 a、c 的轨道相交于 P，b、d 在同一个圆轨道上，b、c 轨道在同一平面上某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图 1 所示下列说法中正确的是()图 1Aa、c 的加速度 4、大小相等，且大于 b 的加速度Bb、c 的角速度大小相等，且小于 a 的角速度Ca、c 的线速度大小相等，且小于 d 的线速度Da、c 存在在 P 点相撞的危险答案 G m 可知 B、C 、D 错误，A 正确2有引力定律及其应用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表达式：F ，G 为引力常量：G0 11 Nm2/用条件光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)公式适用于质点间的相互作用当两物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点(2)质量分布均匀的球体可视为质点，r 是两球心间 5、的距离二、环绕速度1第一宇宙速度又叫环绕速度推导过程为：由 得： 7.9 km/一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度3第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度特别提醒自转周期和公转周期的不同2两种速度环绕速度与发射速度的不同，最大环绕速度等于最小发射速度3两个半径天体半径 R 和卫星轨道半径 r 的不同三、第二宇宙速度和第三宇宙速度1第二宇宙速度(脱离速度)：v 211.2 km/s ，使物体挣脱 地球引力束缚的最小发射速度2第三宇宙速度(逃逸速度)：v 316.7 km/s ，使物体挣脱 体质量和密度的计算1解决天体(卫星)运动问题 6、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3 11798 年，英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量 7、 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，选项 A 正确对地球绕太阳运动来说，有 m 地 m 太 m太 2 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42法求出它的质量和密度，C、D 项错误答案(2012福建16) 一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运 8、动，其线速度大小为光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，物体静止时，弹簧测力计的示数为 ，则这颗行星的质量为()A. B. C. 解析设卫星的质量为 m由万有引力提供向心力，得 G m 2 mgm 的重力为 N 得 N得 g ，代入得：RNm M ，故 B 项正确星运行参量的比较与运算1卫星的各物理量随轨道半径变化的规律2极地卫星和近地卫星(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)两种卫星的轨道平面一定通过地球的 9、球心深化拓展(1)卫星的 a、v、T 是相互联系的，如果一个量发生变化，其他量也随之发生变化；这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)卫星的能量与轨道半径的关系：同一颗卫星，轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大例 2“嫦娥四号” ，专家称“四号星” ，计划在 2017 年发射升空，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料已知月球的半径为 R，月球表面的重力加速度为 g，月球的平均密度为 ， “嫦娥四号”离月球中心的距离为 r， 10、绕月周期为 )A月球的第一宇宙速度为 “嫦娥四号”绕月运行的速度为 有引力常量可表示为3“嫦娥四号”必须减速运动才能返回地球解析根据第一宇宙速度的定义有：m ，v ，A 错误；根据 G 以得到“嫦娥四号”绕月运行的速度为 v ，B 错误；根据 2grm r 和 M C 正确；“嫦娥四23 3须先加速离开月球，再减速运动才能返回地球，D 错误答案2013 年 6 月 13 日，神州十号与天宫一号成功实现自动交会对接对接前神州十号与天宫一号都在各自的轨道上做匀速圆周运动已知引力常量为 G，下列说法正确的是()A由神州十号运行的周期和轨道半径可以求出地球的质量B由神州十号运行的周期可以求出它离地面的 11、高度C若神州十号的轨道半径比天宫一号大，则神州十号的周期比天宫一号小D漂浮在天宫一号内的宇航员处于平衡状态答案如图 2 所示，同步卫星与地心的距离为 r，运行速率为 心加速度为 球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 一宇宙速度为 球半径为 R，则下列比值正确的是()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 B. ( )2C. D. rR r rR 题中涉及三个物体，其已知量排列如下：地球同步卫星：轨道半径 r，运行速率 心加速度 球赤道上的物体：轨道半径 R，随地球自转的向心加速度 地卫星：轨道半径 R，运行速率 共同特点是万有引力提供向心力，有 G m ，故 共同点是角速度相等，有 a 2r，故 定”突破训练 3已知地球质量为 M，半径为 R，自转周期为 T，地球同步卫星质量为 m，引力常量为 列表述正确的是 ()A卫星距地面的高度为 3星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到的向心力大小为 星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速。