高考物理二轮复习第一部分专题四力与曲线运动二__万有引力与航天学案.doc
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1、1 / 14【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习第一部分专题四力精选高考物理二轮复习第一部分专题四力与曲线运动二与曲线运动二_万有引力与航天学案万有引力与航天学案江苏卷考情导向考点考题考情万有引力定律的应用2015 年 T3考查行星绕某一恒星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力2013 年 T1考查开普勒的行星运动三定律天体的运行与发射2017 年 T6考查人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用2016 年 T7考查人造卫星的加速度、周期和轨道的关系2014 年 T2考查航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时,由火星的万有引力提供向心力1江苏卷的命题方式为选
2、择题2命题热点为天体质量(密度)的计算,人造卫星的运行规律的特点,卫星的发射及变轨问题考点 1| 万有引力定律的应用 难度:中档 题型:选择题 五年2 考(对应学生用书第 18 页)1(2015江苏高考 T3)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( )【导学号:17214062】A B1C5 D102 / 14【解题关键】 关键语句信息解读中心恒星对“51 peg b”的万有引力提供向心力“51
3、 peg b”绕中心恒星做匀速圆周运动,周期约为 4 天“51 peg b”的周期为地球公转周期的4 365B B 行星绕中心恒星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由行星绕中心恒星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得牛顿第二定律得 G Gmrmr,则,则3232321321,选项,选项 B B 正确正确 2(2013江苏高考 T1)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( )【导学号:17214063】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
4、连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积C C 根据开普勒行星运动定律,火星和木星沿各自的椭圆轨道绕根据开普勒行星运动定律,火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时,太阳位于椭圆的一个焦点上,选项太阳运行时,太阳位于椭圆的一个焦点上,选项 A A 错误;行星绕错误;行星绕太阳运行的轨道不同,周期不同,运行速度大小也不同,选项太阳运行的轨道不同,周期不同,运行速度大小也不同,选项 B B错误;火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是错误;火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量,选项一个常量,选项 C C 正确;火星与太阳连线在相同时间内扫过的面正确;火星与太阳连线在
5、相同时间内扫过的面积相等,木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,但这两积相等,木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,但这两个面积不相等,选项个面积不相等,选项 D D 错误错误 天体质量(密度)的估算方法(1)利用天体表面的重力加速度 g 和天体半径 R由于 Gmg,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3 / 14轨道半径 r由万有引力等于向心力,即 Gmr,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 可见,只要测出卫星环绕天体表面运动
6、的周期 T,就可估算出中心天体的密度考向 1 万有引力与重力1(2017渭南二模)一宇宙飞船绕地心做半径为 r 的匀速圆周运动,飞船舱内有一质量为 m 的人站在可称体重的台秤上用 R 表示地球的半径,g 表示地球表面处的重力加速度,g表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度,FN 表示人对秤的压力,下面说法中正确的是( )【导学号:17214064】Ag0 Bg CFN0 DFNmgC C (1)(1)忽略地球的自转,万有引力等于重力,在地球表面处:忽略地球的自转,万有引力等于重力,在地球表面处:mgmgG G,则,则 GMGMgR2gR2,在宇宙飞船中:,在宇宙飞船中:mgmgG G,则,则 gg
7、,故故 A A、B B 错误;错误;(2)(2)宇宙飞船绕地心做匀速圆周运动,飞船舱内物宇宙飞船绕地心做匀速圆周运动,飞船舱内物体处于完全失重状态,即人只受万有引力体处于完全失重状态,即人只受万有引力( (重力重力) )作用,所以人对作用,所以人对秤的压力秤的压力 FNFN0 0,故,故 C C 正确,正确,D D 错误错误 考向 2 天体质量(密度)的估算2(多选)(2017徐州期末)2016 年 12 月 22 日,我国成功发射了国内首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星(以下简称“碳卫星”)如图 41 所示,设“碳卫星”在半径为 R 的圆周轨道上运行,经过时间 t,通过的弧长为 s已知引力常量
8、为 G下列说法正确的有( ) 4 / 14【导学号:17214065】图 41A “碳卫星”内的物体处于平衡状态B “碳卫星”的运行速度大于 79 km/sC “碳卫星”的发射速度大于 79 km/sD可算出地球质量为s2R Gt2CDCD “碳卫星碳卫星”绕地球运行,做匀速圆周运动,万有引力提绕地球运行,做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,故不处于平衡状态,处于失重状态,故供向心力,故不处于平衡状态,处于失重状态,故 A A 错误;错误;v v7 79 9 km/skm/s 为第一宇宙速度,是最大的运行速度,为第一宇宙速度,是最大的运行速度, “碳卫星碳卫星”轨道半径比地球半径大,因此其运行
9、速度应小于轨道半径比地球半径大,因此其运行速度应小于 7 79 9 km/skm/s,故故 B B 错误;错误;v v7 79 9 km/skm/s 为第一宇宙速度,是最小的地面发射为第一宇宙速度,是最小的地面发射速度,速度, “碳卫星碳卫星”轨道半径比地球半径大,因此其发射速度应轨道半径比地球半径大,因此其发射速度应大于大于 7 79 9 km/skm/s,故,故 C C 正确;正确;“碳卫星碳卫星”的线速度的线速度 v v,根据,根据万有引力提供向心力万有引力提供向心力 G Gm m,解得地球质量:,解得地球质量:M M,故,故 D D 正正确确 3(2017永州二模)“嫦娥五号”探测器由
10、轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成探测器预计在 2017 年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球若已知月球半径为 R, “嫦娥五号”在距月球表面高度为 R 的圆轨道上飞行,周期为 T,万有引力常量为G,下列说法正确的是( ) 【导学号:17214066】A月球质量为42R3 GT2B月球表面重力加速度为322R T25 / 14C月球密度为3 GT2D月球第一宇宙速度为4R TB B 对探测器,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:对探测器,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:G Gm(Rm(RR)R),解得:,解得:M
11、 M,故,故 A A 错误;月球表面的重力加速度为:错误;月球表面的重力加速度为:g g,故,故 B B 正确;月球的密度:正确;月球的密度:,故,故 C C 错误;月球错误;月球的第一宇宙速度为月球表面的环绕速度,根据牛顿第二定律,有:的第一宇宙速度为月球表面的环绕速度,根据牛顿第二定律,有:G Gm m,解得:,解得:v v,故,故 D D 错误错误 考点 2| 天体的运行与发射 难度:中档 题型:选择题 五年 3考(对应学生用书第 19 页)3(多选)(2016江苏高考 T7)如图 42 所示,两质量相等的卫星A、B 绕地球做匀速圆周运动,用 R、T、Ek、S 分别表示卫星的轨道半径、周
12、期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积下列关系式正确的有( ) 【导学号:17214067】图 42BEkAEkBATATB DCSASB R3 B T2 B【解题关键】 关键语句信息解读两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动两卫星的运动遵循开普勒行星运动定律如图所示两卫星的轨道半径大小关系为:RARBADAD 已知不同高度处的卫星绕地球做圆周运动,已知不同高度处的卫星绕地球做圆周运动,RARAR R B B根据根据k k 知,知,TATATBTB,选项,选项 A A、D D 正确;由正确;由m m 知,运动速率知,运动速率 v v,由,由6 / 14RARARBRB,得,得 vAvA
13、vBvB,则,则 EkAEkAEkBEkB,选项,选项 B B 错误;根据开普勒第错误;根据开普勒第二定律知,同一卫星绕地球做圆周运动,与地心连线在单位时间二定律知,同一卫星绕地球做圆周运动,与地心连线在单位时间内扫过的面积相等,对于不同卫星,内扫过的面积相等,对于不同卫星,SASA 不一定等于不一定等于 SBSB,选项,选项 C C错误错误 4(多选)(2017江苏高考 T6)“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( )【导学号:17214068】A角速度小
14、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BCDBCD CC 对:由对:由m(Rm(Rh)h)知,周期知,周期 T T 与轨道半径的关系为与轨道半径的关系为k(k(恒恒量量) ),同步卫星的周期与地球的自转周期相同,但同步卫星的轨,同步卫星的周期与地球的自转周期相同,但同步卫星的轨道半径大于道半径大于“天舟一号天舟一号”的轨道半径,则的轨道半径,则“天舟一号天舟一号”的周期小的周期小于同步卫星的周期,也就小于地球的自转周期于同步卫星的周期,也就小于地球的自转周期A 错:由 知, “天舟一号”的角速度大于地球自转的角速度B 对:由m 知,线速度
15、 v,而第一宇宙速度 v,则vvD 对:设“天舟一号”的向心加速度为 a,则 ma,而 mg,可知 ag5(2014江苏高考 T2)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,则航天器在火星表面附近绕火星7 / 14做匀速圆周运动的速率约为( )【导学号:17214069】A35 km/s B50 km/sC177 km/s D352 km/sA A 根据万有引力提供向心力解题由根据万有引力提供向心力解题由 G Gm m 得,对于地球表面得,对于地球表面附近的航天器有:附近的航天器有:G G,对于火星表面附近的航天器有:,对于火星表面附近的航天器有:G G,由,由
16、题意知题意知 MMM M、rr,且,且 v1v17 79 9 km/skm/s,联立以上各式得:,联立以上各式得:v23v235 5 km/skm/s,选项,选项 A A 正确正确 1人造卫星运动规律分析“1、2、3”2分析卫星变轨应注意的 3 个问题(1)卫星变轨时半径的变化,根据万有引力和所需向心力的大小关系判断;稳定的新轨道上的运行速度变化由 v判断(2)卫星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)卫星经过不同轨道相交的同一点时加速度相等,外轨道的速度大于内轨道的速度考向 1 天体的运行参数4(多选)(2017徐州模拟)2017 年 4 月 22 日,我国首艘货运飞船
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- 高考 物理 二轮 复习 第一 部分 专题 曲线运动 _ 万有引力 航天
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