《2018高考物理二轮专题复习课件：专题整合高频突破 专题一 力与运动4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高考物理二轮专题复习课件：专题整合高频突破 专题一 力与运动4（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4讲万有引力定律及其应用,-2-,网络构建,要点必备,-3-,网络构建,要点必备,中心天体,mg,mr2,mg,-4-,网络构建,要点必备,-5-,1,2,3,1.(多选)(2017全国卷)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点。M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中() A.从P到M所用的时间等于 B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大 C.从P到Q阶段,速率逐渐变小 D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功,CD,解析 根据开普勒第二定律可知,海王星离太阳越近线速度越大,从P到Q的速率逐
2、渐变小,所以从P到M经历的时间小于 ,故选项A错误,选项C正确;海王星绕太阳运动过程中只有引力做功,机械能守恒,故选项B错误;太阳对海王星的万有引力沿两星体的连线指向太阳,从M到N,海王星到太阳的距离先变大后变小,万有引力对它先做负功后做正功,选项D正确。,-6-,1,2,3,考点定位:开普勒行星运动定律功 命题能力点:侧重考查理解能力 解题思路与方法:利用开普勒第一定律分析求解。,-7-,1,2,3,2.(2016全国卷)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信。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
3、实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为()A.1 hB.4 hC.8 hD.16 h,B,-8-,1,2,3,考点定位:万有引力定律开普勒第三定律同步卫星 命题能力点:侧重考查理解能力+分析综合能力 解题思路与方法:明确同步卫星的周期等于地球的自转周期。本题关键是要知道地球自转周期最小时,三个同步卫星的位置,求出卫星的轨道半径。,-9-,1,2,3,3.(多选)(2015全国卷)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面4 m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.
4、3103 kg,地球质量约为月球的81倍,地球半径约为月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2,则此探测器 () A.在着陆前的瞬间,速度大小约为8.9 m/s B.悬停时受到的反冲作用力约为2103 N C.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒 D.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度,BD,-10-,1,2,3,-11-,1,2,3,考点定位:万有引力自由落体机械能守恒 命题能力点:侧重考查理解能力 解题思路与方法:万有引力提供向心力是基础,注意和运动学以及功能关系结合。,-12-,1,2,3,命题规律研究及预测 分析近年的高考试题可
5、以看出,高考命题突出对开普勒运动定律、万有引力定律及其应用、同步卫星的考查。侧重定量计算的考查,考查范围较广,题型主要为选择题。 在2018年的备考过程中要重点复习解决天体运动问题的两条思路。,-13-,考点一,考点二,考点三,万有引力定律及天体质量和密度的求解(H) 典题1(多选)通过观测冥王星的卫星,可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动,除了引力常量外,至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是() A.卫星的速度和角速度 B.卫星的质量和轨道半径 C.卫星的质量和角速度 D.卫星的运行周期和轨道半径,AD,-14-,考点一,考点二,考点三,典题2由于
6、地球自转的影响,地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同:若地球表面两极处的重力加速度大小为g0,在赤道处的重力加速度大小为g,地球自转的周期为T,引力常量为G,地球可视为质量均匀分布的球体。 求:(1)地球半径R; (2)地球的平均密度。,-15-,考点一,考点二,考点三,-16-,考点一,考点二,考点三,思维发散1上述典题2中,若地球自转速度加快,当赤道上的物体恰好能“飘”起来时,地球自转周期T是多少?,-17-,考点一,考点二,考点三,-18-,考点一,考点二,考点三,卫星的定轨和变轨问题 题型1卫星运行参量的分析(H) 解题策略策略1:定量分析法,策略2:定性结论法 将下述结论牢记
7、于心:r越大,向心加速度、线速度、动能、角速度均越小,而周期和能量均越大。,-19-,考点一,考点二,考点三,典题3(2017四川宜宾模拟)如图所示,a为放在地球赤道上随地球一起转动的物体,b为处于地球表面附近的卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星。若a、b、c、d的质量相同,地球表面附近的重力加速度为g。下列说法正确的是() A.b卫星转动的线速度大于7.9 km/s B.a、b、c、d的周期大小关系为TaTbTcTd C.a和b的向心加速度都等于重力加速度g D.在b、c、d中,b的动能最大,d的机械能最大,D,-20-,考点一,考点二,考点三,-21-,考点一,考点二,考点三,典题4
8、(多选)(2017广东肇庆模拟)美国国家科学基金会2010年9月29日宣布,天文学家发现一颗迄今为止与地球最类似的太阳系外的行星,如图所示,这颗行星距离地球约20亿光年(189.21万亿千米),公转周期约为37年,这颗名叫Gliese581g的行星位于天秤座星群,它的半径大约是地球的2倍,重力加速度与地球相近。则下列说法正确的是() A.飞船在Gliese581g表面附近运行时的速度小于7.9 km/s B.该行星的平均密度约是地球平均密度的 C.该行星的质量约为地球质量的2倍 D.在地球上发射航天器到达该星球,航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度,BD,-22-,考点一,考点二,考点三,-
9、23-,考点一,考点二,考点三,思维激活1.尝试写出物体在星球上受到的万有引力和重力的关系式。 2.推导出行星密度和半径的关系式。,-24-,考点一,考点二,考点三,题型2卫星的变轨与对接(L) 典题5近年来,火星探索计划不断推进。如图所示,载人飞行器从地面发射升空,经过一系列的加速和变轨,在到达“近火星点”Q时,需要及时制动,使其成为火星的卫星。之后,又在绕火星轨道上的“近火星点”Q经过多次制动,进入绕火星的圆形工作轨道,最后制动,实现飞行器的软着陆,到达火星表面。下列说法正确的是(),-25-,考点一,考点二,考点三,A.飞行器在轨道和轨道上均绕火星运行,所以具有相同的机械能 B.由于轨道
10、与轨道都是绕火星运行,因此飞行器在两轨道上运行具有相同的周期 C.飞行器在轨道上从P到Q的过程中火星对飞行器的万有引力做正功 D.飞行器经过轨道和轨道上的Q时速率相同,-26-,考点一,考点二,考点三,答案 C 解析 飞行器由轨道在Q处必须制动才能进入轨道,所以飞行器在轨道上的机械能小于轨道上的机械能,故A错误。根据开普勒第三定律知,轨道的半长轴比轨道的半径大,则飞行器在轨道上运行的周期小,故B错误。飞行器在轨道上从P到Q的过程中,火星对飞行器的万有引力与速度方向的夹角小于90,则万有引力做正功,故C正确。根据变轨原理知,飞行器经过轨道上的Q时的速率大,故D错误。,-27-,考点一,考点二,考
11、点三,典题6(2017河北石家庄模拟)2016年10月19日凌晨,神舟十一号载人飞船与天官二号对接成功。两者对接后一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道,运行周期为T,已知地球半径为R,对接体距地面的高度为kR,地球表面的重力加速度为g,引力常量为G。下列说法正确的是(),C,-28-,考点一,考点二,考点三,-29-,考点一,考点二,考点三,规律方法1.卫星变轨的两种常见情况 2.航天器变轨问题的三点注意事项 (1)航天器变轨时半径的变化,根据万有引力和所需向心力的大小关系判断;稳定在新轨道上的运行速度变化由 判断。 (2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同,轨道半径越大,机械能越大。 (3)航天
12、器经过不同轨道相切的同一点时加速度相等,外轨道的速度大于内轨道的速度。,-30-,考点一,考点二,考点三,双星与多星问题(L) 典题7(多选)某国际研究小组观测到了一组双星系统,它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动,双星系统中质量较小的星体能“吸食”质量较大的星体的表面物质,达到质量转移的目的。根据大爆炸宇宙学可知,双星间的距离在缓慢增大,假设星体的轨道近似为圆,则在该过程中() A.双星做圆周运动的角速度不断减小 B.双星做圆周运动的角速度不断增大 C.质量较大的星体做圆周运动的轨道半径渐小 D.质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大,AD,-31-,考点一,考点二,考点三,-32-,考点一
13、,考点二,考点三,典题8宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统,其中有一种三星系统如图所示,三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点,三角形边长为l,忽略其他星体对它们的引力作用,三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动,引力常量为G,下列说法正确的是() A.每颗星做圆周运动的角速度为 B.每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关 C.若距离l和每颗星的质量m都变为原来的2倍,则周期变为原来的2倍 D.若距离l和每颗星的质量m都变为原来的2倍,则线速度变为原来的4倍,C,-33-,考点一,考点二,考点三,-34-,考点一,考点二,考点三,规律方法天体运动中的多星模型 (1)双星模型:天
14、体运动中,将两颗彼此距离较近且绕同一点做圆周运动的星体称为双星模型。双星模型具有如下特点: 双星间的万有引力提供向心力; 双星共同绕它们连线上某点做圆周运动,轨道半径与星体的质量成反比; 双星与旋转中心始终共线,它们的周期、角速度相同;,-35-,考点一,考点二,考点三,(2)天体运动中,三星、四星等多星模型是指相互作用且围绕某一点做圆周运动的星体。星体做圆周运动所需向心力由其他星体对它的万有引力的合力提供,在多星系统中各星体运行的角速度相等,其中三星模型常常有两种情况: 三个星体连在同一直线上,两个星体围绕中央的星体做周期相同的圆周运动,向心力来源于其他两个星体对它的引力的合力; 三个星体位
15、于等边三角形的三个顶点上,并沿等边三角形的外接圆轨道运行,三个星体运行周期相同,向心力来源于其他两个星体对它的万有引力的合力。,-36-,考点一,考点二,考点三,万有引力定律及天体质量和密度的求解 1.(多选)(2017山东泰安模拟)密度均匀的球形行星对其周围物体的万有引力使物体产生的加速度用a表示,物体到行星表面的距离用h表示。a随h变化的图象如图所示。图中a、h1、a2、h2及引力常量G均为已知。根据以上数据可以计算出() A.该行星的半径 B.该行星的质量 C.该行星的自转周期 D.该行星同步卫星离行星表面的高度,AB,-37-,考点一,考点二,考点三,即可求出该行星的质量,B正确;由题
16、目以及相关的公式的物理量都与该行星转动的自转周期无关,所以不能求出该行星的自转周期,C错误;由于不能求出该行星的自转周期,所以也不能求出该行星同步卫星离行星表面的高度,D错误;故选AB。,-38-,考点一,考点二,考点三,2.(多选)(2017河南商丘模拟)“雪龙号”南极考察船在由我国驶向南极的过程中,经过赤道时测得某物体的重力是G1;在南极附近测得该物体的重力为G2;已知地球自转的周期为T,引力常量为G,假设地球可视为质量分布均匀的球体,由此可知(),BC,-39-,考点一,考点二,考点三,-40-,考点一,考点二,考点三,卫星的定轨和变轨问题 3.(多选)(2017河北邯郸模拟)地球赤道上的重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,卫星甲、乙、丙在如图所示三个椭圆轨道上绕地球运行,卫星甲和乙的运行轨道在P点相切,以下说法中正确的是() A.如果地球自转的角速度突然变为原来的 倍,那么赤道上的物体将会“飘”起来 B.卫星甲、乙经过P点时的加速度大小相等 C.卫星甲的周期最大 D.三个卫星在远地点的速度可能大于第一宇宙速度,BC,-41-,考点一,考点二
