2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題5.1萬有引力與航天精講深剖.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題5.1萬有引力與航天精講深剖1.（xx新課標(biāo) 14）14xx年4月，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道（可視為圓軌道）運行。與天宮二號單獨運行相比，組合體運行的A周期變大 B速率變大C動能變大 D向心加速度變大【答案】C【名師點睛】在萬有引力這一塊，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式 ，在做題的時候，首先明確過程中的向心力，然后弄清楚各個物理量表示的含義。知道周期、線速度的大小、向心加速度只與軌道半徑有關(guān)，但動能還與衛(wèi)星的質(zhì)量有關(guān)。2.（xx新課標(biāo) 19）19.如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M，N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M,Q到N的運動過程中A.從P到M所用的時間等于B.從Q到N階段，機械能逐漸變大C. 從P到Q階段，速率逐漸變小D.從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功【答案】CD【解析】從P到M到Q點的時間為T0，根據(jù)開普勒行星運動第二定律可知，P到M運動的速率大于從【名師點睛】此題主要考查學(xué)生對開普勒行星運動定律的理解；關(guān)鍵是知道離太陽越近的位置行星運動的速率越大；遠離太陽運動時，引力做負功，動能減小，引力勢能增加，機械能不變.3(xx全國卷乙T17)利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為()A1 hB4 hC8 h D16 h【答案】B【解析】萬有引力提供向心力，對同步衛(wèi)星有：mr，整理得GM當(dāng)r6.6R地時，T24 h若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，軌道半徑最小為2R地三顆同步衛(wèi)星A、B、C如圖所示分布 則有解得4 h，選項B正確。4(xx全國卷T21)我國發(fā)射的“嫦娥三號”登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4 m高處做一次懸停(可認為是相對于月球靜止)；最后關(guān)閉發(fā)動機，探測器自由下落已知探測器的質(zhì)量約為1.3103 kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8 m/s2.則此探測器()A在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9 m/sB懸停時受到的反沖作用力約為2103 NC從離開近月圓軌道到著陸這段時間內(nèi)，機械能守恒D在近月圓軌道上運行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的線速度【答案】BD5(xx全國卷T19)太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”據(jù)報道，xx年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示則下列判斷正確的是()地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在xx年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短【答案】BD【解析】由題意可知地球的軌道半徑r地1.0 AU，公轉(zhuǎn)周期T地1年由開普勒第三定律k可知T行T地年，根據(jù)相遇時轉(zhuǎn)過的角度之差2n及可知相鄰沖日時間間隔為t，則t2，即t，又T火年，T木年，T土年，T天年，T海年，代入上式得t1年，故選項A錯誤；木星沖日時間間隔t木年a2D嫦娥三號在圓軌道a上的機械能小于在橢圓軌道b上的機械能【答案】BD3(xx湖北七市聯(lián)考)(多選)目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是()A衛(wèi)星的動能逐漸減小B由于地球引力做正功，引力勢能一定減小C由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變D衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小【答案】BD【解析】.當(dāng)衛(wèi)星的半徑減小時，由v 可知，其動能增大；由于引力做正功，故引力勢能一定減小，選項A錯誤，B正確氣體阻力做功，使系統(tǒng)的機械能減小，且有WfE，由于動能增加，故引力勢能的減小量大于機械能的減小量，選項C錯誤，D正確規(guī)律總結(jié)航天器變軌問題的三點注意事項(1)航天器變軌時半徑的變化，根據(jù)萬有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷；穩(wěn)定在新軌道上的運行速度變化由v 判斷(2)航天器在不同軌道上運行時機械能不同，軌道半徑越大，機械能越大(3)航天器經(jīng)過不同軌道相交的同一點時加速度相等，外軌道的速度大于內(nèi)軌道的速度（四）知識還原一、開普勒行星運動定律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上開普勒第二定律對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.k二、萬有引力定律1內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比2公式：FG，其中G6.671011Nm2/kg2.3適用條件公式適用于質(zhì)點間的相互作用當(dāng)兩物體間的距離遠大于物體本身的大小時，物體可視為質(zhì)點；均勻的球體可視為質(zhì)點，r是球心間的距離；對一個均勻球體與球外一個質(zhì)點的萬有引力的求解也適用，其中r為球心到質(zhì)點間的距離三、三種宇宙速度宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一宇宙速度(環(huán)繞速度)7.9是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大運行速度第二宇宙速度(脫離速度)11.2使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度.四、經(jīng)典時空觀和相對論時空觀1經(jīng)典時空觀(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨速度的改變而改變的(2)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時間的測量結(jié)果在不同的參考系中是相同的2相對論時空觀同一過程的位移和時間的測量與參考系有關(guān)，在不同的參考系中不同3經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界自我診斷1判斷正誤(1)只有天體之間才存在萬有引力()(2)當(dāng)兩物體間的距離趨近于零時，萬有引力趨近于無窮大()(3)人造地球衛(wèi)星繞地球運動，其軌道平面一定過地心()(4)地球同步衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度()(5)地球同步衛(wèi)星可以定點于北京正上方()2(多選) 如圖所示，P、Q是質(zhì)量均為m的兩個質(zhì)點，分別置于地球表面的不同緯度上，如果把地球看成一個均勻球體，P、Q兩質(zhì)點隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動，則下列說法正確的是()AP、Q受地球引力大小相等BP、Q做圓周運動的向心力大小相等CP、Q做圓周運動的角速度大小相等DP受地球引力大于Q所受地球引力【答案】AC【解析】.計算均勻球體與質(zhì)點間的萬有引力時，r為球心到質(zhì)點的距離，因為P、Q到地球球心的距離相同，根據(jù)F知，P、Q受地球引力大小相等，P、Q隨地球自轉(zhuǎn)，角速度相同，但軌道半徑不同，根據(jù)FnmR2，P、Q做圓周運動的向心力大小不同，A、C正確，B、D錯誤 3(多選)我國已先后成功發(fā)射了“天宮一號”飛行器和“神舟八號”飛船，并成功地進行了對接試驗，若“天宮一號”能在離地面約300 km高的圓軌道上正常運行，則下列說法中正確的是()A“天宮一號”的發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度B對接前，“神舟八號”欲追上“天宮一號”，必須在同一軌道上點火加速C對接時，“神舟八號”與“天宮一號”的加速度大小相等D對接后，“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度【答案】CD4(多選)在圓軌道上運動的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，則()A衛(wèi)星運動的速度大小為B衛(wèi)星運動的周期為4C衛(wèi)星運動的向心加速度大小為gD衛(wèi)星軌道處的重力加速度為g【答案】BD【解析】.地面上萬有引力等于重力，即Gmg，該衛(wèi)星到地面的距離等于地球半徑R，則其軌道半徑r2R，其做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供，根據(jù)牛頓第二定律Gmmrmamg，可求得衛(wèi)星運動的速度大小v ，周期T4 ，向心加速度大小agg，選項A、C錯誤，B、D正確