《2019版高考物理一轮复习 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《2019版高考物理一轮复习 专题五 万有引力定律课件（102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(江苏专用),考点一 万有引力定律及其应用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.10,五年高考,A组 自主命题江苏卷题组,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。,考查点 本题考查了万有引力定律、匀速圆周运动等知识,考
2、查了考生的知识迁移能力,属于 中等难度题。,解题指导 要注意知识的迁移,即将太阳系内常见问题迁移到系外行星的系统之中,要认识到 开普勒行星运动定律、万有引力定律对天体运动的研究具有普适性。,2.(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.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
3、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。,考查点 本题重点考查了对开普勒行星运动定律的理解,属于容易题。,学习指导 学习过程中要做到知识点无遗漏,即使简单的知识,也要牢固记忆并准确理解其内 涵和外延,这样才能不留遗憾。,3.(2011江苏单科,7,4分)(多选)一行星绕恒星做圆周运动。由天文观测可得,其运行周期为T,速 度为v。引力常量为G,则 (
4、) A.恒星的质量为 B.行星的质量为 C.行星运动的轨道半径为 D.行星运动的加速度为,答案 ACD 行星绕恒星转一圈,运行的路程等于圆的周长,即2r=vT,解得r= ,故C正确;a =r2=r = ,故D正确;由G =mr 得M= ,故A正确;行星绕恒星的运动与其自身质 量无关,行星的质量由已知条件求不出来,故B错误。,评析 本题考查天体的运动,属于简单题。万有引力提供天体运动的向心力是解答这部分题 目的关键。这部分知识物理量较多、物理公式较多,注意各物理量之间的转换,可迅速准确地 解答出题目。,1.(2018北京理综,17,6分)若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同
5、 样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证 ( ) A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602 B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602 C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6 D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 B 本题考查万有引力定律的应用。设地球半径为R,质量为M,月球绕地球公转轨道半 径为r。地球对地面附近的苹果的引力G =mg,所以g=G ;地球对月球的引力提供月球 公转的向心力,即G =m月a,所以a=G ;比较可知a= g= g,故选项B正确。,解题关键 “地月检验
6、” “地月检验”的本质是要验证不论是地球上物体的运动还是月球绕地球的运动,万有引力的 作用效果都是使受力物体产生加速度,且引力与加速度之间遵循牛顿运动定律。,2.(2018课标,16,6分)2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0 253”,其自转周期T=5.19 ms。假设星体为质量均匀分布的球体,已知引力常量为6.6710-11 N m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为( ) A.5109 kg/m3 B.51012 kg/m3 C.51015 kg/m3 D.51018 kg/m3,答案 C 本题考查万有引力定律在天体中的应用。以
7、周期T稳定自转的星体,当星体的密度 最小时,其表面物体受到的万有引力提供向心力,即 =m R,星体的密度= ,得其密 度= = kg/m3=51015 kg/m3,故选项C正确。,方法技巧 万有引力定律及天体质量和密度的求解方法 (1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。 由于 =mg,故天体质量M= ,天体密度= = = 。 (2)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。 由万有引力提供向心力,即G =m r,得出中心天体质量M= ; 若已知天体半径R,则天体的平均密度= = = ; 若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=
8、。可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T,就可估算出中心天体的密度。,3.(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,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= , 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、
9、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。,1.(2015天津理综,4,6分)未来的星际航行中,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
10、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,C组 教师专用题组,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=m 2r,即g=2r,可见r越大,就应越小,B正确,A错误;角速度与质量m无关,C、D错误。,2.(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
11、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r2r1r3,由 =ma知,a3= ,a2= ,所以a3a2;由题意知空间站与月球周期相等,由ma=m ( )2r知,a1= r1,a2= r2,所以a2a1。因此a3a2a1,D正确。,3.(2013福建理综,13,6分)设太阳质量为M,某行星绕太阳公转周期为T,轨道
12、可视作半径为r的 圆。已知引力常量为G,则描述该行星运动的上述物理量满足 ( ) A.GM= B.GM= C.GM= D.GM=,答案 A 太阳对行星的万有引力充当行星做圆周运动的向心力: =m r,可得GM=,所以A正确。,考点二 人造卫星 宇宙航行 A组 自主命题江苏卷题组 1.(2018江苏单科,1,3分)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年5月9日发 射的“高分五号”轨道高度约为705 km,之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km, 它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比,下列物理量中“高分五号”较小的是 ( ) A.周期 B.角速度 C.线速度 D.
13、向心加速度,答案 A 本题考查万有引力定律及其应用、宇宙航行。设地球质量为M,卫星质量为m,轨道 半径为R,卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,即G = ,结合v=R,= ,a = ,解得v= ,= ,T= ,a= ,可知v , ,T ,a ,由题知R 四R五,结合上面式子得v五v四,五四,a五a四,T五T四,故B、C、D三项均错,A项正确。,规律总结 卫星运行规律 做匀速圆周运动的卫星所受万有引力提供所需向心力,由G =m =m2R=m R=ma可推 导出当R增大时,2.(2014江苏单科,2,3分)已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2 倍,则航天器在火星
14、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。,考查点 本题考查了第一宇宙速度、匀速圆周运动的向心力、万有引力定律及其应用等考 点。本题信息量充足而明确,情景简单,属于容易题。,易错警示 易错选C。将两星球的环绕速度之比搞反了,从而算成了 = 。由此警示我们, 对于容易题切不可掉以轻心,而应该细
15、心再细心!,3.(2017江苏单科,6,4分)(多选)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心 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,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TB B.EkAEkB C.SA=SB D. =,
