《（江苏专用）2019版高考物理总复习 专题五 万有引力定律课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专用）2019版高考物理总复习 专题五 万有引力定律课件（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 万有引力定律,高考物理 (江苏省专用),一、单项选择题 1.(2015江苏单科,3,3分)过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期 约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的 。该中心恒星与太阳的质量比约为 ( ) A. B.1 C.5 D.10,A组 自主命题江苏卷题组,五年高考,答案 B 对行星“51 peg b”有 =m1 r1 对地球有 =m2 r2 化简即得 = 代入数据得 = 1 因此B正确。,2.(2014江苏单科,2,3分)已知地球的质量约为火星质
2、量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍, 则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 ( ) A.3.5 km/s B.5.0 km/s C.17.7 km/s D.35.2 km/s,答案 A 航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动,由火星对航天器的万有引力提供航 天器的向心力得 = 同理 = 所以 = v火= v地,而v地=7.9 km/s 故v火= km/s3.5 km/s,选项A正确。,3.(2013江苏单科,1,3分)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
3、.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 C 由开普勒第一定律(轨道定律)可知,太阳位于木星运行轨道的一个焦点上,A错误。火 星和木星绕太阳运行的轨道不同,运行速度的大小不可能始终相等,B错误。根据开普勒第三定 律(周期定律)知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数,C 正确。对于某一个行星来说,其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等,不同行星在相同的 时间内扫过的面积不相等,D错误。,4.(2017江苏单科,6,4分)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发
4、射中心成功发射 升空。与“天宫二号”空间实验室对接前,“天舟一号”在距地面约380 km的圆轨道上飞行,则 其 ( ) A.角速度小于地球自转角速度 B.线速度小于第一宇宙速度 C.周期小于地球自转周期 D.向心加速度小于地面的重力加速度,二、多项选择题,答案 BCD 本题考查万有引力定律、人造卫星的运行规律。由于地球自转的角速度、周期 等物理量与地球同步卫星一致,故“天舟一号”可与地球同步卫星比较。由于“天舟一号”的 轨道半径小于同步卫星的轨道半径,所以,角速度是“天舟一号”大,周期是同步卫星大,选项A 错,C对;第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,故“天舟一号”的线速度小于第一宇宙速度,B
5、对;对“天舟一号”有G =ma向,所以a向=G ,而地面重力加速度g=G ,故a向g,D 选项正确。,方法诠释 人造卫星的运行特点 对于人造地球卫星环绕地球的运行规律,考生应掌握如下的特点:卫星的运行轨道半径决定着运 行的参数,当半径增大时,三度(线速度、角速度、加速度)均减小,而周期变大。,5.(2016江苏单科,7,4分)如图所示,两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动,用R、T、 Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关 系式正确的有 ( ) A.TATB B.EkAEkB C.SA=SB D. =,答案 AD 卫星做匀速圆周运动时有 =m
6、 =mR2=mR ,则T=2 ,故TATB, = ,A、D皆正确;Ek= mv2= ,故EkAEkB,B错误;S= R2= ,故C错误。,考点一 万有引力定律及其应用 单项选择题 1.(2017北京理综,17,6分)利用引力常量G和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是 ( ) A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转) B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离,B组 统一命题、省（区、市）卷题组,答案 D 本题考查天体运动。已知地球半径R和重力加速度g,则mg=G ,所以M地=
7、 ,可 求M地;近地卫星做圆周运动,G =m ,T= ,可解得M地= = ,已知v、T可求M地;对于 月球:G =m r,则M地= ,已知r、T月可求M地;同理,对地球绕太阳的圆周运动,只可求 出太阳质量M太,故此题符合题意的选项是D项。,方法技巧 中心天体质量的求解途径 此题提示我们可以从两个方面求得中心天体质量:已知中心天体的半径和重力加速度。已 知中心天体的行星或卫星的运动参数。,2.(2016四川理综,3,6分)国务院批复,自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月 24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度 约为440
8、km,远地点高度约为2 060 km;1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上 空35 786 km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1,东方红二号的加速度为 a2,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3,则a1、a2、a3的大小关系为 ( ) A.a2a1a3 B.a3a2a1 C.a3a1a2 D.a1a2a3,答案 D 对于东方红一号与东方红二号,由G =ma得:a= ,由此式可知a1a2。对于地球 同步卫星东方红二号和地球赤道上的物体,由a=2r= r可知,a2a3。综上可见,a1a2a3,故D 正确。,3.(2015天津理综,4,6分)未来的星际
9、航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的 不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”,如图所示。当旋转舱绕其轴线匀 速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持 力。为达到上述目的,下列说法正确的是 ( ) A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大 B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小 C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大 D.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小,答案 B 宇航员在舱内受到的支持力与他站在地球表面时受到的支持力大小相等,mg=m2r, 即g=2r,可见r越大,就应越小,B正确,A错误;角速度与质量
10、m无关,C、D错误。,4.(2015北京理综,16,6分)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的距离小 于火星到太阳的距离,那么 ( ) A.地球公转周期大于火星的公转周期 B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度,答案 D 据太阳对行星的引力提供行星运动所需的向心力得G =m =m2r=m( )2r=ma向, 解得v= ,= ,T=2 ,a向= ,由题意知,r地v火,地火,T地a火,D项 正确。,5.(2015山东理综,15,6分)如图,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球
11、和 月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日 点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度 的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是 ( ) A.a2a3a1 B.a2a1a3 C.a3a1a2 D.a3a2a1,答案 D 地球同步卫星受月球引力可以忽略不计,表明地球同步卫星距离月球要比空间站距 离月球更远,则地球同步卫星轨道半径r3、空间站轨道半径r1、月球轨道半径r2之间的关系为r2 r1r3,由 =ma知,a3= ,a2= ,所以a3a2;由题意知空间站与月球周期相等,由ma=
12、m( )2r 知,a1= r1,a2= r2,所以a2a1。因此a3a2a1,D正确。,1.(2017课标,14,6分)2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完 成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫 二号单独运行时相比,组合体运行的 ( ) A.周期变大 B.速率变大 C.动能变大 D.向心加速度变大,考点二 宇宙航行 一、单项选择题,答案 C 天宫二号单独运行时的轨道半径与组合体运行的轨道半径相同,由运动周期T=2 ,可知周期不变,A项错误。由速率v= ,可知速率不变,B项错误。因为(m1+m2)m1,质量 增大,故
13、动能增大,C项正确。向心加速度a= 不变,D项错误。,审题指导 隐含条件明显化 对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道运行。意味着与天宫二号相比较,质量增加,运动半 径不变。,2.(2016课标,17,6分)利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持 无线电通讯。目前,地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变 小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为 ( ) A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h,答案 B 卫星围绕地球运转时,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,即 =m r,解 得周期T=2 ,由此可见,卫星的
14、轨道半径r越小,周期T就越小,周期最小时,三颗卫星连线构 成的等边三角形与赤道圆相切,如图所示,此时卫星轨道半径r=2R,T=2 ,又因为T0=2 =24 h,所以T= T0= 24 h4 h,B正确。,3.(2016北京理综,18,6分)如图所示,一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P点变轨后 进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是 ( ) A.不论在轨道1还是轨道2运行,卫星在P点的速度都相同 B.不论在轨道1还是轨道2运行,卫星在P点的加速度都相同 C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度 D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量,答案 B 卫星在轨道1上运行到P点,经加速
15、后才能在轨道2上运行,故A错误。由G =ma得:a = ,由此式可知B正确、C错。卫星在轨道2上的任何位置具有的动量大小相等,但方向不同, 故D错。,易错点拨 卫星做圆周运动的加速度要根据实际运动情况分析。 与 相等时,卫星才可以 做稳定的匀速圆周运动; 时,卫星将做离心运动。,4.(2016天津理综,3,6分)我国即将发射“天宫二号”空间实验室,之后发射“神舟十一号”飞船 与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动,为了 实现飞船与空间实验室的对接,下列措施可行的是 ( ) A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B.使飞
16、船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速,加速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近 时实现对接 D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近,时实现对接,答案 C 对于绕地球做圆周运动的人造天体,由 =m ,有v= ,可见v与r是一一 对应的。在同一轨道上运行速度相同,不能对接;而从同一轨道上加速或减速时由于发生变轨, 二者不能处于同一轨道上,亦不能对接,A、B皆错误。飞船处于半径较小的轨道上,要实现对接, 需增大飞船的轨道半径,飞船加速则轨道半径变大,飞船减速则轨道半径变小,C正确,D错误。,5.(2013安徽理综,17,6分)质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时,引力势能可表示为Ep=- ,其中G为引力常量,M为地球质量。该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运 动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用,
