2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)五 萬有引力與航天課件.ppt

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第5講萬有引力定律及其應(yīng)用 高考定位 1 考查內(nèi)容 1 開普勒三定律 2 萬有引力定律的應(yīng)用 3 衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律 4 衛(wèi)星的變軌問題 2 題型 難度選擇題為主 難度中檔 體驗(yàn)高考 1 2017 全國卷 2017年4月 我國成功發(fā)射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成了首次交會(huì)對(duì)接 對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來的軌道 可視為圓軌道 運(yùn)行 與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行相比 組合體運(yùn)行的A 周期變大B 速率變大C 動(dòng)能變大D 向心加速度變大 答案C 2 2014 新課標(biāo)全國卷 假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體 已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0 在赤道的大小為g 地球自轉(zhuǎn)的周期為T 引力常量為G 地球的密度為 答案B 答案B 4 多選 2017 全國卷 如圖1 5 1所示 海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng) P為近日點(diǎn) Q為遠(yuǎn)日點(diǎn) M N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn) 運(yùn)行的周期為T0 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(yùn)動(dòng)過程上 圖1 5 1 A 從P到M所用的時(shí)間等于T0 4B 從Q到N階段 機(jī)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(duì)它先做負(fù)功后做正功 答案CD 考點(diǎn)一天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律 題組訓(xùn)練 1 多選 如圖1 5 2所示 a為靜止在地球赤道上的一個(gè)物體 b為繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星 c為地球的同步衛(wèi)星 其軌道半徑為r 設(shè)地球半徑為R 下列說法正確的是 圖1 5 2 答案BC 2 2018 鄭州二模 北京時(shí)間2016年10月17日7時(shí)30分 神舟十一號(hào)飛船搭載兩名航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空 10月19日凌晨 神舟十一號(hào)飛船與天宮二號(hào)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接成功 航天員景海鵬和陳冬入駐天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室 開始為期30天的太空駐留生活 已知地球表面的重力加速度g 地球半徑R 神舟十一號(hào)飛船對(duì)接后隨天宮二號(hào)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T及引力常量G 下列說法中正確的是 A 要完成對(duì)接 應(yīng)先讓神舟十一號(hào)飛船和天宮二號(hào)處于同一軌道上 然后點(diǎn)火加速B 若對(duì)接前飛船在較低軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 對(duì)接后飛船速度和運(yùn)行周期都增大C 由題給條件可求出神舟十一號(hào)飛船的質(zhì)量D 由題給條件可求出神舟十一號(hào)飛船對(duì)接后距離地面的高度h 答案D 3 某天體可視為質(zhì)量均勻分布的球體 自轉(zhuǎn)周期為T 北極點(diǎn) 處的重力加速度是 赤道 處重力加速度的k倍 k 1 若該天體有一顆近地環(huán)繞衛(wèi)星 則近地環(huán)繞衛(wèi)星的周期為A TB TC TD T 答案D 考點(diǎn)二天體質(zhì)量和天體密度的計(jì)算 例1 多選 為了探測(cè)X星球 總質(zhì)量為m1的探測(cè)飛船載著登陸艙在以該星球中心為圓心的圓軌道上運(yùn)動(dòng) 軌道半徑為r1 運(yùn)動(dòng)周期為T1 隨后質(zhì)量為m2的登陸艙脫離飛船 變軌到離星球更近的半徑為r2的圓軌道上運(yùn)動(dòng) 則 審題探究 1 在不考慮星球自轉(zhuǎn)時(shí) 星球表面物體的重力和物體所受萬有引力之間的關(guān)系如何 2 飛船和登陸艙做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力提供 答案 BD 題組訓(xùn)練 1 2018 東北三省四市教研聯(lián)合體二模 比鄰星是離太陽系最近 距離太陽4 2光年 的一顆恒星 據(jù)報(bào)道 2016年天文學(xué)家在比鄰星的宜居帶發(fā)現(xiàn)了一顆巖石行星 比鄰星b 理論上在它的表面可以允許水的存在 甚至有可能擁有大氣層 若比鄰星b繞比鄰星的公轉(zhuǎn)半徑是地球繞太陽的公轉(zhuǎn)半徑的p倍 比鄰星b繞比鄰星的公轉(zhuǎn)周期是地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期的q倍 則比鄰星與太陽的質(zhì)量的比值為A p2q 3B p3q 2C p 3q2D p 2q3 答案B 2 多選 2018 安陽二模 雪龍?zhí)?南極考察船在由我國駛向南極的過程中 經(jīng)過赤道時(shí)測(cè)得某物體的重力是G1 在南極附近測(cè)得該物體的重力為G2 已知地球自轉(zhuǎn)的周期為T 引力常數(shù)為G 假設(shè)地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體 由此可知 答案BC 考點(diǎn)三衛(wèi)星的變軌問題 例2 多選 2018 河南六市聯(lián)考 2018年我國即將發(fā)射 嫦娥四號(hào) 登月探測(cè)器 將首次造訪月球背面 首次實(shí)現(xiàn)對(duì)地對(duì)月中繼通信 若 嫦娥四號(hào) 從距月面高度為100km的環(huán)月圓軌道 上的P點(diǎn)實(shí)施變軌 進(jìn)入近月點(diǎn)為15km的橢圓軌道 由近月點(diǎn)Q落月 如圖1 5 3所示 關(guān)于 嫦娥四號(hào) 下列說法正確的是 圖1 5 3 A 沿軌道 運(yùn)動(dòng)至P時(shí) 需制動(dòng)減速才能進(jìn)入軌道 B 沿軌道 運(yùn)行的周期大于沿軌道 運(yùn)行的周期C 沿軌道 運(yùn)行時(shí) 在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度D 在軌道 上由P點(diǎn)運(yùn)行到Q點(diǎn)的過程中 萬有引力對(duì)其做正功 它的動(dòng)能增加 重力勢(shì)能減小 機(jī)械能不變 審題探究 1 什么條件下探測(cè)器做近心運(yùn)動(dòng) 2 探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的加速度是什么力產(chǎn)生的 如何計(jì)算加速度大小 3 探測(cè)器從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中 引力方向與速度方向的夾角是大于90 還是小于90 引力做正功還是負(fù)功 答案 AD 題組訓(xùn)練 1 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí) 先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1 然后變軌 使其沿橢圓軌道2運(yùn)行 最后再次變軌 將衛(wèi)星送入同步圓軌道3 軌道1 2相切于Q點(diǎn) 軌道2 3相切于P點(diǎn) 如圖1 5 4所示 設(shè)衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行時(shí) 速度為v1 衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時(shí) 經(jīng)過Q點(diǎn)的速度為v2 經(jīng)過P點(diǎn)的速度為v3 衛(wèi)星在軌道3上運(yùn)行時(shí) 速度為v4 則這四個(gè)速度的大小關(guān)系是 圖1 5 4 A v1 v2 v3 v4B v1 v2 v3 v4C v2 v1 v4 v3D v2 v1 v3 v4答案C 2 多選 2018 濟(jì)南三模 2017年4月22日12時(shí)23分 天舟一號(hào) 與 天宮二號(hào) 順利完成自動(dòng)交會(huì)對(duì)接 天舟一號(hào) 由 長征七號(hào) 運(yùn)載火箭發(fā)射升空 送入近地圓軌道 然后在A點(diǎn)變軌進(jìn)入近地點(diǎn)為A 遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上 B點(diǎn)距離地面的高度為h 地球的中心位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 天舟一號(hào) 飛機(jī)幾周后再次變軌進(jìn)入預(yù)定圓軌道 并與 天宮二號(hào) 交會(huì)對(duì)接 如圖所示 已知 天舟一號(hào) 在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t 引力常量為G 地球半徑為R 則下列說法正確的是 圖1 5 5 答案AC 考點(diǎn)四宇宙多星模型 2 三星 四星問題的處理方法 1 各星運(yùn)動(dòng)的周期相同 角速度相同 2 每個(gè)星受其他星的合力提供該星運(yùn)動(dòng)的向心力 例3 在天體運(yùn)動(dòng)中 將兩顆彼此相距較近的恒星稱為雙星 它們?cè)谙嗷サ娜f有引力作用下間距保持不變 并沿半徑不同的同心圓軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 如果雙星間距為L 質(zhì)量分別為M1和M2 試計(jì)算 1 各星的軌道半徑 2 各星的線速度 審題探究 1 兩顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力提供 大小是多少 2 兩顆星和圓心的位置有什么關(guān)系 才能保證它們所受外力的方向指向圓心 規(guī)律總結(jié)1 雙星系統(tǒng)中 星體的軌道半徑與質(zhì)量成反比 地月系統(tǒng)可以看成雙星系統(tǒng) 但由于地球的質(zhì)量較大 故其繞行半徑較小 所以人們看到的是月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 無論是雙星系統(tǒng) 三星系統(tǒng)還是四星系統(tǒng) 分析的關(guān)鍵是求解每個(gè)星體所受外力的合力以及其運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 題組訓(xùn)練 1 三星系統(tǒng) 宇宙間存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng) 其中有一種三星系統(tǒng)如圖1 5 6所示 三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn) 三角形邊長為L 忽略其他星體對(duì)它們的引力作用 三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 引力常量為G 下列說法正確的是 圖1 5 6 答案C 2 多選 四星系統(tǒng) 宇宙間存在一個(gè)離其他星體遙遠(yuǎn)的系統(tǒng) 其中有一種系統(tǒng)如圖1 5 7所示 四顆質(zhì)量均為m的星體位于正方形的頂點(diǎn) 正方形的邊長為a 忽略其他星體對(duì)它們的引力作用 每顆星體都在同一平面內(nèi)繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 引力常量為G 則 圖1 5 7 答案AD