《高考物理总复习 必考部分 专题五 万有引力与航天习题课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 必考部分 专题五 万有引力与航天习题课件1（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 万有引力与航天,高考物理 (新课标专用),A组 统一命题课标卷题组,五年高考,1.(2017课标,19,6分)(多选)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M、Q到N的运动过程中 ( ) A.从P到M所用的时间等于T0/4 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,答案 CD 本题考查天体的运行规律。海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,由开普勒第二定律可 知,从PQ速度逐渐减小,故从P到M所用时间小于T
2、0/4,选项A错误,C正确;从Q到N阶段,只受太 阳的引力,故机械能守恒,选项B错误;从M到N阶段经过Q点时速度最小,故万有引力对它先做负 功后做正功,选项D正确。,思路分析 天体绕太阳做椭圆运动时,近日点速率最大,远日点速率最小,结合动能定理可以确 定出万有引力的做功情况,结合机械能守恒条件可知,机械能守恒。,2.(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
3、变大,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。,3.(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
4、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。,方法技巧 天体运动规律中,有一个常用的重要推论,就是环绕周期T与轨道半径r的关系式:T=2 ,该式在天体运动中有着广泛的应用,在平时学习中把它作为一个二级结论熟记十分必要。,解题关键 地球同步卫星做圆周运
5、动的周期与地球自转的周期相等。目前的三颗地球同 步卫星对地球赤道的扫描区域是有重叠的。地球自转周期的最小值对应的就是地球同步卫 星运动周期的最小值,同时也对应地球同步卫星高度的最小值。地球同步卫星高度最小时三 颗星连线构成的等边三角形与赤道圆相切。,4.(2016课标,14,6分)关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是 ( ) A.开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律,答案 B 开普勒在天文观测数据的基础
6、上,总结出了行星运动的规律,但并没有找出其中的原 因,A、C错误,B正确;万有引力定律是牛顿发现的,D错。,规律总结 开普勒三定律被称为行星运动的“宪法”,是行星运动的基本规律。开普勒虽然总 结出了这几条基本规律,但并没有找出行星运动之所以遵守这些基本规律的原因。,评析 本题考查物理学史,意在考查考生对物理学重要史实的识记能力。,5.(2015课标,21,6分,0.439)(多选)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
7、1.3103 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,答案 BD 月球表面重力加速度大小g月=G = G = g地=1.66 m/s2,则探测器在月球 表面着陆前的速度大小vt= =3.6 m/s,A项错;悬停时受到的反冲作用力F=mg月=2103 N,B项 正确;从离开近月圆轨道到着陆过程中,有
8、发动机工作阶段,故机械能不守恒,C项错;在近月圆轨 道上运行的线速度v月= ,故D项正确。,解题关键 求解探测器着陆前的瞬时速度和悬停时受到的反冲作用力,都需要先求出月球表 面的重力加速度g月;从离开近月圆轨道到着陆的过程中,有一部分时间发动机处于工作状态, 机械能不守恒;由mg= 得v= 是一个重要的关系式。,评析 本题以“嫦娥三号”登月过程为背景材料,不仅考查了对天体运动知识的理解和掌握程 度,也考查了匀加速运动、平衡状态、机械能守恒等多方面知识,是一道综合性很强的好题。,6.(2015课标,16,6分,0.361)由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经 过调整再进入地
9、球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加 速度,使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1103 m/s,某次发射卫星飞经赤 道上空时的速度为1.55103 m/s,此时卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道 的夹角为30,如图所示。发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为 ( ) A.西偏北方向,1.9103 m/s B.东偏南方向,1.9103 m/s,C.西偏北方向,2.7103 m/s D.东偏南方向,2.7103 m/s,答案 B 同步卫星的速度v方向为正东方向,设卫星在转移轨道的速度为v1,附加速度为v2,由速 度的合成可知v2的
10、方向为东偏南方向,其大小为v2= 1.9103 m/s,故B 选项正确。,解题关键 当卫星运动到转移轨道和同步轨道交会处时,不仅需要调整卫星的速度大小,而且 还需要调整卫星运动的方向。需要将此卫星在转移轨道的速度、附加速度和同步卫星的环 绕速度放在同一平面内考虑。正确画出如解析中的速度合成图是正确解答的关键。,7.(2014课标,18,6分,0.370)假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度 在两极的大小为g0,在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常量为G。地球的密度为 ( ) A. B. C. D.,答案 B 在地球两极处,G =mg0,在赤道处,G -mg=m R,
11、故R= ,则= = = = ,B正确。,温馨提示 在两极处万有引力等于物体重力,而在赤道处万有引力等于物体重力与物体随地 球一起自转所需的向心力之和;在赤道处万有引力、向心力和重力G在同一直线上,方向都指 向地心;球体积公式V= R3。,8.(2013课标,20,6分,0.496)(多选)2012年6月18日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地 面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在 极其稀薄的大气。下列说法正确的是 ( ) A.为实现对接,两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B.如不加干预,在运行一段时间后,天宫一号的
12、动能可能会增加 C.如不加干预,天宫一号的轨道高度将缓慢降低 D.航天员在天宫一号中处于失重状态,说明航天员不受地球引力作用,答案 BC 可认为目标飞行器是在圆形轨道上做匀速圆周运动,由v= 知轨道半径越大时 运行速度越小。第一宇宙速度为当r等于地球半径时的运行速度,即最大的运行速度,故目标飞 行器的运行速度应小于第一宇宙速度,A错误;如不加干预,稀薄大气对天宫一号的阻力做负功, 使其机械能减小,引起高度的下降,从而地球引力又对其做正功,当地球引力所做正功大于空气 阻力所做负功时,天宫一号的动能就会增加,故B、C皆正确;航天员处于完全失重状态的原因是 地球对航天员的万有引力全部用来提供使航天员
13、随天宫一号绕地球运行的向心力了,而非航天 员不受地球引力作用,故D错误。,解题关键 关键词:近圆形轨道,交会对接,存在极其稀薄的大气。,审题指导 (1)题目中的“近圆形轨道”说明可认为神舟九号飞船和天宫一号目标飞行器绕地 球做匀速圆周运动。 (2)“极其稀薄的大气”说明天宫一号在运动过程中受阻力,要损失能量。,B组 自主命题省(区、市)卷题组 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.
14、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、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.(2017江苏单科,6,4分)(多选)“天舟一号”货运飞船于2017年4月2
15、0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
16、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。,3.(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
