《2019年高中物理一轮复习：万有引力与航天知识点总结题型分类总结复习、练习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高中物理一轮复习：万有引力与航天知识点总结题型分类总结复习、练习（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 高中物理一轮复习 万有引力与航天 题型 1 重力与万有引力的关系 1 万有引力 正立及向心力三者间的关系 1 地球对地面物体的万有引力 地面上的物体所受地球引力的大小均由决定 其方向总是指向地心 2 地面物体所受的重力 地面上的物体所受的重力是因地球的吸引而产生的 其大小为mg 方向竖直向下 地面上同一 物体在地球上不同纬度处的重力是不同的 在地球的两极上最大 在地球赤道上最小 在任何星体表面上的物体 可以近似认为重力等于万有引力 即 而物体在距星体 表面高度为h时所受的重力为 3 地面物体随地球自转所需的向心力 由于地球的自转 地球上物体绕地轴做匀速圆周运动 所需向心力由万有引力提供 其
2、方向垂直并指向地轴 受力分 析如图所示 翠玉同一物体 这一向心力在赤道时最大 R 是地球半径 在两极时最小 当在赤道上的物体随地球自转做圆周运动时 由万有引力定律和牛顿第二定律可得其动力学关系为 向 式中 R M T 分别为地球的半径 质量 自转角速度以及自转周期 N 为地面对物体 的支持力 4 卫星做圆周运动的向心力完全由地球对卫星的万有引力提供 此时 向 1 中国赴南极考察船 雪龙 号 从上海港口出发一路向南 经赤道到达南极 某同学设想在考查船 雪龙 号上做一些简单的实验 来探究地球的平均密度 当 雪龙 号停泊在赤道时 用弹簧秤测量 一个钩码的重力 记下弹簧秤读数为 当 雪龙号 到达南极后
3、 仍用弹簧秤测量同一个钩码的重力 记下弹簧秤的读数为 设地球的自转周期为T 不考虑地球两极与赤道的半径差异 请根据探索实验 的设想 写出地球平均密度的表达式 已知引力常量为G 答案 在地球赤道处 物体受地球的引力与弹簧的弹力作用 物体随着地球自转做圆周运动 所以有 引 在地球的两极物体受到地球的引力与弹簧的弹力作用 因物体在该处处于静止状态 所以有 引 其中 引 且 联立解得 2 某同学设想驾驶一辆由火箭作动力的陆地太空两用汽车 沿赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以 任意增加 不计空气阻力 当汽车速度增加到某一值时 汽车将离开地球表面成为绕地球做圆周运动的 航天汽车 对此下列说法正确的是 地球
4、半径R 6400km g 取 9 8 B A 汽车在地面上速度增加时 它对地面的压力增大 2 B 当汽车离开地球表面的瞬间 其速度达到7 9km s C 此 航天汽车 环绕地地球做匀速圆周运动东的最小周期为1h D 在此 航天汽车 上弹簧测力计无法测量力的大小 3 有一星球的密度跟地球密度相同 但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4 倍 则该 星球的质量将是地球质量的 忽略其自转影响 D A B 4 倍C 16 倍D 64 倍 4 一宇宙飞船绕地心做半径为r 的匀速圆周运动 飞船舱内有一质量为m 的人站在可称体重的台秤上 用 R 表示地球的半径 g 表示地球表面处的重力加速度 表示宇
5、宙飞船所处的地球引力加速度 表 示人对秤的压力 下列说法中正确的是 BD A B C D 5 在地球表面某高度处以一定的初速度水平抛出一个小球 测得水平射程为 s 在另一星球表面以相同 的水平速度抛出该小球 需将高度降低一半才可以获得相同的水平射程 忽略一切阻力 设地球表面重 力加速度为 g 该星球表面的重力加速度为 g 为 D A 1 2 B 1 C D 2 1 6 人造卫星离地面距离等于地球半径R 卫星以速度 v 沿圆轨道运动 设地面的重力加速度为g 则 有 D A B C D 题型 2 天体运动过程基本参量的比较 1 万有引力定律分析天体运动 万有引力定律系列公式 向 这五个连等式就是解
6、决天体问题的永恒方法 1 定性结论要记牢 高轨道 R 大 向心加速度小 线速度v 小 角速度小 周期T 大 能量大 动能小 2 半定量分析 加速度读与半径的平方成反比 即为定值 线速度的平方与半径成反比 即为定值 角 速度的平方与半径的三次方成反比 即为定值 周期的平方与半径的三次方成正比 即为定值 1 冥王星与其附近的另一星体 卡戎 可视为双星系统 质量比约为7 1 两星体绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动 由此可知 冥王星绕O 点运动的 A A 轨道半径约为卡戎的 B 角速度大小约为卡戎的 C 线速度大小约为卡戎的7 倍 D 向心力大小约为卡戎的7 倍 2 欧洲天文学家在太阳系之外发现了一
7、颗可能适合人类居住的类地行星 命名为 葛利斯581c 该 行星的质量约是地球的5 倍 直径约是地球的1 5 倍 现假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道 做匀速圆周运动 下列说法正确的是 CD A 葛利斯 581c 的平均密度比地球的平均密度小 3 B 葛利斯 581c 表面处的重力加速度小于9 8 C 飞船在 葛利斯581c 表面附近运行时的速度大于7 9km s D 飞船在 葛利斯581c 表面附近运行时的周期要比绕地球表面运行的周期小 3 嫦娥一号 和 嫦娥二号 飞行器绕月运动的轨迹都是圆 若两飞行器轨道半径分别为 向 心加速度分别为 角速度分别为 则 D A B C D 4 设地球质
8、量为月球质量的81 倍 地球半径是月球半径的4 倍 若探测器甲绕地球和探测器乙绕月球 做匀速圆周运动的半径相同 则 C A 甲与乙线速度之比为9 2 B 甲与乙线速度之比为1 9 C 甲与乙向心加速度之比为81 1 D 甲与乙运动周期之比为1 1 5 如图为哈勃望远镜拍摄的银河系中被科学家称为 罗盘座T 星 系统的照片 该系统是由一颗白矮 星和它的类日伴星组成的双星系统 由于白矮星不停地吸收由类日伴星抛出的物质致使其质量不断增加 科学家预计这颗白矮星在不到1000 万年的时间内会完全 爆炸 从而变成一颗超新星 现假设类日伴 星所释放的物质被白矮星全部吸收 并且两星间的距离在一段时间内不变 两星
9、的总质量不变 则下列 说法正确的是 BC A 两星间的万有引力不变 B 两星的运动周期不变 C 类日伴星的轨道半径增大 D 白矮星的轨道半径增大 6 2006年国际天文学联合会大会投票通过了新的行星定义冥王星被排除在行星行列之外 而将其列入 矮行星 冥王星是这九颗星球中离太阳最远的星球 轨道最扁 冥王星的质量远比行星小 表面温 度很低 因而它上面绝大多数物质只能是固态或液态 根据以上信息可以确定 AB A 冥王星绕太阳运行的周期一定大于地球的公转周期 B 冥王星绕太阳运行的最小加速度一定小于地球绕太阳运行的最小加速度 C 冥王星的密度一定小于地球的密度 D 冥王星表面的重力加速度一定小于地球表
10、面的重力加速度 7 2009 年 4 月 29 日 美国一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星 代号为 2009HC82 该小行星绕太阳一周的时间为3 39 年 直径 2 3km 其轨道平面与地球轨道平面呈155 的 夹角 假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动 则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的 比值为 A A B C D 8 某同学从某科技文献中摘录了以下资料 根据目前被科学界普遍接受的宇宙大爆炸学说可知 万有引力常量在极其缓慢地减小 太阳几十亿年来一直不断地在通过发光 发热释放能量 金星和火星时地球的两位近邻 金星位于地球圆轨道的内侧 火星位于地球圆轨道的外侧
11、由于火星与地球的自转周期几乎相同 自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同 所以火星上也有四 季变化 4 根据该同学摘录的资料和有关天体运动规律 可推断 AD A 太阳对地球的引力在缓慢减小 B 火星的公转线速度比地球的大 C 金星的公转周期比地球的大 D 火星上平均每个季节持续的时间大于3 个月 9 如图 甲 乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和 2M 的行星做匀速圆周运动 下列说法 正确的是 A A 甲的向心加速度比乙的小 B 甲的运行周期比乙的小 C 甲的角速度比乙的大 D 甲的线速度比乙的大 题型 3 星球表面上和轨道上的重力加速度问题 1 计算重力加速度的方法 1 在地球表面附近
12、的重力加速度g 方法一 根据万有引力等于重力 有 得 方法二 利用与地球平均密度的关系 得 2 在地球上空距离地心r R h 处的重力加速度为 3 在质量为 半径为的任意天体表面上的重力加速度为 不计星球自转时 根据万有引力定律 有 可得 所以 则 上述中 M 为地球的质量 g 为地球表面的重力 加速度 1 美国航空航天局在2009 年 6 月发射了 月球勘测轨道器 LRO 每天在离月球表面50km 的高度 穿越月球两极上空 10 次 若以 T 表示 LRO 在离月球表面高度h 处的轨道上做匀速圆周运动的周期 以 R 表示月球的半径 则 BD A LRO 运行时的向心加速度为 B LRO 运行
13、时的向心加速度为 C 月球表面的重力加速度为 D 月球表面的重力加速度为 2 设地球是一个密度均匀的球体 已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零 如 果沿地球的直径挖一条隧道 将物体从此隧道一端由静止释放刚好运动到另一端 如图 所示 不考虑阻力 在此过程中关于物体的运动速度v 随时间 t 变化的关系图像可能是 C 5 A B C D 3 2012 年 8 月 9 日 美国 好奇 号火星探测器登陆火星后传回的首张360 全景图 火星表面特征 非常接近地球 可能适合人类居住 为了实现人类登陆火星的梦想 近期我国宇航员王跃与俄罗斯宇航 员一起进行 模拟登火星 实验活动 已知火星半径是地球半径的
14、质量是地球质量的 梓州周期也 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 AC A 王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的 B 火星表面的重力加速度是 C 火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的 D 王跃以相同的初速度在火星上起跳时 可跳的最大高度是 4 如图所示 地球球心为O 半径为 R 表面的重力加速度为g 一宇宙飞船绕地球无动力飞行且做椭 圆运动 恰好经过距地心2R 的 P 点 为研究方便 假设地球不自转且表面没有空气 则 AC A 飞船在 P点的加速度一定是 B 飞船经过 P点的速度一定是 C 飞船内的
15、物体处于完全失重状态 D 飞船经过 P点时 对准地心弹射出的物体一定沿PO直线落向地面 5 如图所示 从地面上A 点发射一枚远程弹道导弹 假设导弹仅在地球引力作用下 沿ACB 椭圆轨 道飞行击中地面目标B C 为轨道的远地点 距地面高度为H 已知地球半径为 R 地球质量为 M 引 力常量为 G 则下列结论正确的是 C A 导弹在 C 点的速度大于 B 导弹在 C 点的速度等于 C 导弹在 C 点的加速度等于 D 导弹在 C 点的加速度大于 题型 4 有关万有引力相关参量的估算问题 1 天体质量及密度的估算 1 天体质量的估算 已知天体做匀速圆周运动的轨道半径和周期 由 得 只能用来求中心天体的
16、质量 已知天体表面重力加速度 天体半径和引力常量 由得 6 2 天体密度估算一般在质量估算的基础上 利用进行 2 估算天体问题应注意三点 1 天体质量估算中常有隐含条件 如地球的自转周期为24h 公转周期为365 天等 2 注意黄金代换式的应用 3 注意密度公式的理解和应用 1 已知引力常量为G 那么在下列给出的各种情境中 能根据测量的数据估算出火星的平均密度的是 B A 在火星表面使一个小球做自由落体运动 测出下落的高度H 和时间 t B 发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船 测出飞出的周期T C 观察火星绕太阳的圆周运动 测出火星的直径D 和火星绕太阳运行的周期T D 发射一颗绕火星做圆周运动的卫星 测出绕火星运行的轨道半径r 和卫星的周期 T 2 人们通过对月相的观测发现 当月球恰好是上弦月时 如图甲所示 人们的实现方向与太阳光照射 月球的方向正好是垂直的 测出地球与太阳的连线和地球与月球的连 线之间的夹角为 当月球正好是满月时 如图乙所示 太阳 地球 月球大致在一条直线上且地球在太阳和月球之间 这时人们看到的月 球和在白天看到的太阳一样大 从物体两端引出的光线在人眼光心处
