《2020年高考物理二轮提分秘籍：天体运动四大热门题型（学生版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高考物理二轮提分秘籍：天体运动四大热门题型（学生版）（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、提分秘籍备战高考2020年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题05 天体运动四大热门题型题型一 中心天体质量和密度的估算【题型解码】1.考虑星球自转时星球表面上的物体所受重力为万有引力的分力；忽略自转时重力等于万有引力2.一定要区分研究对象是做环绕运动的天体,还是在星球表面上随星球一块自转的物体做环绕运动的天体受到的万有引力全部提供向心力,星球表面上的物体受到的万有引力只有很少一部分用来提供向心力【典例分析1】(2019河南驻马店高三检测)有一颗行星,其近地卫星的线速度大小为v,假设宇航员在该行星表面上做实验,宇航员站在正以加速度a匀加速上升的电梯中,用弹簧测力计悬挂质量为m的物体时,看到弹
2、簧测力计的示数为F.已知引力常量为G,则这颗行星的质量是() A.B.C.D.【典例分析2】我国已经发射了一百七十多个航天器。其中发射的货运飞船“天舟一号”与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体,如图所示。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动,周期为T1。如果月球绕地球的运动也看成是匀速圆周运动,轨道半径为R1,周期为T2。已知地球表面处重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,不考虑地球自转的影响,地球看成质量分布均匀的球体。则()A月球的质量可表示为 B组合体与月球运转的线速度比值为 C地球的密度可表示为 D组合体的向心加速度可表示为2g【提分秘籍】估算中心
3、天体质量和密度的两条思路和三个误区(1)两条思路利用天体表面的重力加速度和天体半径估算由Gmg天体得M,再由,VR3得。已知天体做匀速圆周运动的轨道半径和周期,由Gmr得M,再结合,VR3得,在中心天体表面做匀速圆周运动时,rR,则。(2)三个常见误区天体质量和密度的估算是指中心天体的质量和密度的估算,而非环绕天体的。注意区分轨道半径r和中心天体的半径R。在考虑自转问题时,只有两极才有mg天体。【突破训练】1.(2019广东深圳二模)(多选)2019年1月3日,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面。着陆前的部分运动过程简化如下：在距月面15 km高处绕月做匀速圆周运动,然后减速下降至距月面10
4、0 m处悬停,再缓慢降落到月面。已知万有引力常量和月球的第一宇宙速度,月球半径约为1.7103 km。由上述条件可以估算出()A月球质量 B月球表面的重力加速度C探测器在15 km高处绕月运动的周期 D探测器悬停时发动机产生的推力22018年12月8日凌晨,我国在西昌卫星发射中心利用长征三号乙改进型运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,对月球背面南极艾特肯盆地开展着陆巡视探测,实现了人类首次月球背面软着陆和巡视勘察假设探测器在近月轨道上绕月球做匀速圆周运动,经过时间t(小于绕行周期),运动的弧长为s,探测器与月球中心连线扫过的角度为(弧度),引力常量为G,则()A探测器的轨道半径为 B探测器的环绕周
5、期为C月球的质量为 D月球的密度为3(多选)(2019宁夏师大附中高三理综)一宇航员在地球表面和某未知星球的表面上分别做高度和初速度相同的平抛运动实验：在离地面h高处让小球以v0的初速度水平抛出,他测出在地球上小球落地点与抛出点的水平距离为2x,在未知星球上小球落地点与抛出点的水平距离为x,已知地球的半径为R,未知星球的半径为2R,万有引力常量为G,则()A地球表面的重力加速度是未知星球表面重力加速度4倍B未知星球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的2倍C未知星球的质量约为 D未知星球的密度约为题型二 卫(行)星运行参量的分析【题型解码】1.由v 得出的速度是卫星在圆形轨道上运行时的速度,而发
6、射航天器的发射速度要符合三个宇宙速度2.做圆周运动的卫星的向心力由地球对它的万有引力提供,并指向它们轨道的圆心地心3.在赤道上随地球自转的物体不是卫星,它随地球自转所需向心力由万有引力和地面支持力的合力提供【典例分析1】(2019全国卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金R地a地a火 Ba火a地a金Cv地v火v金 Dv火v地v金【典例分析2】(2019广东惠州二模)(多选)2018年7月27日出现了“火星冲日”的天文奇观,火星离地球最近最亮。当地球位于太阳和火星之间且三
7、者几乎排成一条直线时,天文学称之为“火星冲日”。火星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动。不考虑火星与地球的自转,且假设火星和地球的轨道平面在同一个平面上,相关数据见下表。则根据提供的数据可知()质量半径与太阳间距离地球MRr火星约0.1M约0.5R约1.5rA在火星表面附近发射飞行器的速度至少为7.9 km/sB理论上计算可知下一次“火星冲日”的时间大约在2020年10月份C火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为25D火星运行的加速度比地球运行的加速度大【典例分析3】(2019甘肃武威六中二模)有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一
8、起转动,b处于地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图,则有()Aa的向心加速度等于重力加速度g Bc在4 h内转过的圆心角是Cb在相同时间内转过的弧长最长 Dd的运动周期有可能是20 h【提分秘籍】环绕天体绕中心天体做圆周运动的规律(1)一种模型：无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看做质点,围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动,万有引力提供其做圆周运动的向心力。(2)两条思路万有引力提供向心力,即mmr2mr()2ma；天体对其表面物体的万有引力近似等于重力,即mg天体。(3)三点提醒a、v、T、r只要一个量发
9、生变化,其他量也发生变化；a、v、T与环绕天体的质量无关；对于人造地球卫星,当rR地时,v7.9 km/s为第一宇宙速度。(4)四点注意同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期等于地球的自转周期。所有同步卫星都在赤道上空相同的高度上。注意同步卫星与地球赤道上物体的区别与联系。区别轨道半径与距天体表面的高度。【突破训练】1.(2019江苏常州高三期末)据报道,2018年我国发射了全球低轨卫星星座“鸿雁星座”系统的首颗试验卫星它将运行在距离地球1 100公里的圆轨道上,则其()A向心加速度小于地面的重力加速度 B线速度大于第一宇宙速度C周期大于地球自转周期 D角速度小于地球自转角速度2.(2019贵州安
10、顺市上学期质量监测)如图所示,A为地球表面赤道上的物体,B为一轨道在赤道平面内的实验卫星,C为在赤道上空的地球同步卫星,地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为31,两卫星的环绕方向相同,那么关于A、B、C的说法正确的是()AB、C两颗卫星所受地球万有引力之比为19BB卫星的公转角速度大于地面上随地球自转的物体A的角速度C同一物体在B卫星中对支持物的压力比在C卫星中小DB卫星中的宇航员一天内可看到9次日出3. (2019安徽省江南十校二模)2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器成功软着陆在月球背面预选区域。发射后,嫦娥四号探测器经过约110小时奔月飞行,到达月球附近,成功实施近月制动
11、,顺利完成“太空刹车”,被月球捕获,进入距离月球表面高度为h的环月轨道。若忽略月球自转,月球的半径为R,将嫦娥四号探测器的环月轨道视为圆形轨道,运动周期为T,引力常量为G,不计因燃料消耗而损失的质量,则下列说法正确的是()A嫦娥四号在轨道上的速度与月球的第一宇宙速度之比是B嫦娥四号在轨道上的速度与月球的第一宇宙速度之比是 C嫦娥四号在轨道上的加速度与月球表面的重力加速度之比是D嫦娥四号在轨道上的加速度与月球表面的重力加速度之比是 4.2018年10月15日12时23分,我国在西昌卫星发射中心成功发射两颗中圆地球轨道卫星,是我国“北斗三号”系统第十五、十六颗组网卫星已知中圆轨道卫星的周期为8 h
12、,则下列判断正确的是()A中圆轨道卫星的轨道半径大于地球同步卫星的轨道半径B中圆轨道卫星做圆周运动所需向心力大于地球同步卫星所需的向心力C中圆轨道卫星的线速度大于地球同步卫星的线速度D若中圆轨道卫星与地球同步卫星在同一轨道平面内沿同一方向做圆周运动,则二者两次相距最近所需的时间间隔为12 h题型三 航天器（卫星）的变轨问题【题型解码】1.卫星在运行中的变轨有两种情况,即离心运动和向心运动：当v增大时,所需向心力增大,卫星将做离心运动,轨道半径变大,由v 知其运行速度要减小,但重力势能、机械能均增加；当v减小时,所需向心力减小,因此卫星将做向心运动,轨道半径变小,由v知其运行速度将增大,但重力势
13、能、机械能均减少2.低轨道的卫星追高轨道的卫星需要加速,同一轨道后面的卫星追赶前面的卫星需要先减速后加速【典例分析1】(2019湖北荆州高三四月质检)2018年12月8日凌晨2点24分,中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞,把嫦娥四号探测器送入地月转移轨道,“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道,再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道,于2019年1月3日上午10点26分,最终实现人类首次在月球背面软着陆。若绕月运行时只考虑月球引力作用,下列关于“嫦娥四号”的说法正确的是()A“嫦娥四号”的发射速度必须大于11.2 km/sB沿轨道运行的速度大于月
14、球的第一宇宙速度C沿轨道运行至P点的加速度小于沿轨道运行至P点的加速度D经过地月转移轨道的P点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道【典例分析2】(2019山西省太原市第五中学高三模拟)(多选)已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地运行的周期为T,卫星运动方向与地球自转方向相同,赤道上某城市的人每两天恰好三次看到卫星掠过其正上方。如图所示,假设某时刻,该卫星在A点变轨进入椭圆轨道,近地点B到地心距离为r2。设卫星由A到B运动的时间为t,地球自转周期为T0,不计空气阻力。则()ATT0 BTC卫星在图中椭圆轨道由A到B时,机械能不变 D卫星由图中A点变轨进入椭圆轨道,机械能增大【提分秘籍】航天器（卫星）变轨应注意的五个问题(1)若卫星由高轨道变轨到低轨道,即轨道半径(半长轴)减小时,需要在高轨道变轨处减速；反之,若卫星由低轨道变轨到高轨道,即轨道半径(半长轴)增大时,需要在低轨道变轨处加速。(2)卫星变轨时速度的变化情况,可根据轨道半径(半长轴)的变化情况判断；稳定的新轨道上运行速度的变化情况
