专题五 万有引力与航天 专题六 机械能守恒(习思用.物理)
专题五 万有引力与航天 考点1万有引力定律及其应用 1.[2017湖北襄阳检测]星系由很多绕中心做圆形轨道运行的恒星组成.科学家研究星系的一种方法是测量恒星在星系中的运行速度v和到星系中心的距离r,用v∝rn这样的关系来表达,科学家们特别关心指数n.若作用于恒星的引力主要来自星系中心的巨型黑洞,则n的值为 ( )
A.1 B.2 C.12 D.-12 2.[2018河南南阳第一中学第四次模拟]关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程,下列说法正确的是 ( ) A.第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动定律 B.开普勒指出,地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力 C.牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度,对万有引力定律进行了月—地检验 D.卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量,得出了引力常量的数值 3.“火星一号”是一项火星探索移民计划,该计划预计在未来将把志愿者送上火星.若已知火星和地球的半径之比为a:1,质量之比为b:1,在地球上某运动员以初速度v0起跳能上升的最大高度为h,地球表面附近的重力加速度为g,则 ( )
A.火星表面的重力加速度大小为𝑏2𝑎g
B.火星表面的重力加速度大小为𝑏𝑎g C.该运动员在火星上以初速度v0起跳能上升的最大高度为𝑎𝑏2h D.该运动员在火星上以初速度v0起跳能上升的最大高度为𝑎2𝑏h 4.[多选]冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量之比约为7:1,两颗星体同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动.由此可知,冥王星绕O点运动的 ( ) A.轨道半径约为卡戎的7倍
B.向心加速度大小约为卡戎的17
C.线速度大小约为卡戎的17 D.动能大小约为卡戎的7倍 5.[2017安徽安庆高三第四次联考]若在某行星和地球上相对于各自的表面附近相同的高度处,以相同的速率水平抛出一物体,它们在水平方向运动的距离之比为2∶ 7.已知该行星质量约为地球的7倍,地球的半径为R,由此可知,该行星的半径为 ( )
A.12R B.72R C.2R D. 72R 6.如图所示,“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道,观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动,发现每经过时间t“嫦娥三号”通过的弧长为l,该弧长对应的圆心角为θ,已知引力常量为G,则月球的质量是 ( )
A.𝑙2𝐺𝜃3𝑡 B.𝜃3𝐺𝑙2𝑡 C.𝑙3𝐺𝜃𝑡2 D.𝑡2𝐺𝜃𝑙3 7.[2017河南开封模拟][多选]“嫦娥四号”是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星,主要任务是更深层次、更加全面地科学探测月球地貌、资源等方面的信息,完善月球档案资料.已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,引力常量为G,“嫦娥四号”离月球中心的距离为r,绕月周期为T.根据以上信息可求出 ( )
A.“嫦娥四号”绕月运行的速度为 𝑔𝑅2𝑟
B.“嫦娥四号”绕月运行的速度为 𝑔𝑟2𝑅
8.[2017福建师大附中期中][多选]宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称为双星系统.在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统.设某双星系统中A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示.若𝐴𝑂>𝑂𝐵,则 ( ) A.星球A的质量一定大于B的质量 B.星球A的线速度一定大于B的线速度 C.双星之间的距离一定,双星的质量越大,其转动周期越大 D.双星质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大 9.由于地球自转的影响,地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同.若地球表面两极处的重力加速度大小为g0,在赤道处的重力加速度大小为g,地球自转的周期为T,引力常量为G,地球可视为质量均匀分布的球体.求: (1)地球的半径R; (2)地球的平均密度ρ; (3)若地球自转速度加快,当赤道上的物体恰好能“飘”起来时,地转自转的周期T'. 考点2宇宙航行问题的分析与求解 10.[2018河南郑州检测]“天舟一号”与“天宫二号”组合体在离地面高度为393公里的轨道运行了约两个月后,“天舟一号”于2017年6月1日与“天宫二号”分离,开始进入独立运行阶段.2017年8月1日,“天舟一号”成功在轨释放一颗立方星.“天舟一号”在轨独立运行约三个月后,于2017年9月22日受控离轨进入大气层烧毁.关于“天舟一号”的运行,下列说法正确的是 ( ) A.“天舟一号”利用自身携带的火箭将立方星发射出去 B.“天舟一号”与“天宫二号”进行交会对接时相向运动 C.“天舟一号”与“天宫二号”组合体在轨运行速度不大于7.9 km/s D.“天舟一号”进入大气层前,机械能保持不变 11.[2017黑龙江哈尔滨模拟]卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送.如果你与同学在地面上用卫星电话通话,则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据:月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105 km,运行周期约为27天,地球半径约为6 400 km,无线电信号的传播速度为3×108 m/s) ( ) A.0.1 s B.0.25 s C.0.5 s D.1 s 12.[2017河南郑州模拟]如图所示,从地面上A点发射一枚远程弹道导弹,假设导弹仅在地球引力作用下,沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B,C为轨道的远地点,距地面高度为h,若ACB长恰好为整个椭圆的一半,已知地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G,则下列结论正确的是 ( )
A.导弹在C点的速度大于 𝐺𝑀𝑅+ B.地球的球心位于导弹椭圆轨道的一个焦点上 C.导弹在C点的加速度等于 𝐺𝑀𝑅+ D.导弹从A点到B点的飞行时间等于导弹飞行周期的一半 13.[2017云南昆明质检]北斗卫星导航系统计划由35颗卫星组成,包括5颗地球同步卫星(离地高度约3.6×104 km)、27颗中地球轨道卫星(离地高度约2.15×104 km)、3颗倾斜同步轨道卫星(其轨道平面与赤道平面有一定的夹角,周期与地球自转周期相同),所有北斗卫星将于2020年前后全部发射完成.关于北斗卫星,下列说法正确的是 ( ) A.地球同步卫星能定点在北京上空 B.倾斜同步轨道卫星能定点在北京上空 C.中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星的运行周期 D.倾斜同步轨道卫星的轨道半径大于地球同步卫星的轨道半径 14.如图所示,某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极,已知该卫星从北纬60°的正上方按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时所用时间为1 h,则下列说法正确的是 ( ) A.该卫星的运行速度一定大于7.9 km/s B.该卫星与地球同步卫星的运行速度之比为1∶2 C.该卫星与地球同步卫星的运行轨道半径之比为1∶4 D.该卫星的机械能一定大于地球同步卫星的机械能 15.[2015山东高考,15,6分]如图所示,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.a2>a3>a1 B.a2>a1>a3C.a3>a1>a2 D.a3>a2>a1 16.[2018河南南阳检测][多选]某天文爱好者通过测量环绕某行星做圆周运动的若干卫星的线速度v及轨道半径r,得到v2-r图象如图所示,图中a、r1、r2已知,b未知.引力常量为G,则下列说法正确的是 ( )
A.b=𝑎𝑟2𝑟1 B.行星的质量为𝑎𝑟1𝐺 C.OaAr1所围的面积和ObBr2所围的面积相等 D.轨道半径为r2的卫星所受行星的引力小于轨道半径为r1的卫星所受行星的引力
答案 1.D 设巨型黑洞质量为M,恒星的质量为m.恒星的向心力由受到的万有引力提供,则有G𝑀𝑚𝑟2=m𝑣2𝑟,可知v= 𝐺𝑀𝑟= 𝐺𝑀·𝑟-12,所以v∝𝑟-12,n为-12,D正确. 2.D 开普勒对天体的运动做了多年的研究,最终得出了行星运动三大定律,故A错误.牛顿认为行星绕太阳运动是因为受到太阳的引力作用,引力大小与行星到太阳的距离的二次方成反比,故B错误.牛顿通过比较月球公转的向心加速度与地面附近物体做自由落体运动的加速度,对万有引力定律进行了月—地检验, 故C错误.牛顿发现了万有引力定律之后,第一次通过实验比较准确地测出引力常量的科学家是卡文迪许,故D正确.
3.D 火星表面的重力加速度g'=G𝑀火𝑅火2,在地球表面附近有g=𝐺𝑀地𝑅地2,联立得g'=𝑏𝑎2g,A、B错误.
由竖直上抛运动规律可知,运动员在地球上以初速度v0起跳能上升的最大高度h=𝑣022𝑔,所以运动员在火星上以初速度v0起跳能上升的最大高度h'=𝑣022𝑔'=𝑎2𝑏h,D正确,C错误. 4.BC 冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,所以冥王星和卡戎的周期是相等的,角速度也是相等的.它们之间的万有引力提供各自的向心力,得mω2r=Mω2R,质量之比约为
7:1,所以冥王星绕O点运动的轨道半径约为卡戎的17,A错误.它们之间的万有引力大小相等,质量之比为7:1,故向心加速度大小之比为1:7,B正确.根据线速度v=ωr得冥王星的线速度大小约为卡戎的17,C正确.冥王星的质量是卡戎的7倍,线速度大小是卡戎的17,由Ek=12mv2可知冥
王星的动能是卡戎的17,D错误. 5.C 根据题述,运用平抛运动规律x=vt,可得物体飞行时间之比为t1∶t2=x1∶x2=2∶ 7.由h=12gt2,g=𝐺𝑀𝑅'2,解得R'=t 𝐺𝑀2.该行星与地球的半径之比为𝑅1𝑅=𝑡1𝑡2 𝑀1𝑀2,已知M1=7M2,则该行星的半径为2R,选项C正确. 6.C 由题意知线速度大小v=𝑙𝑡,角速度ω=𝜃𝑡,由v=ωr,得环月轨道半径r=𝑙𝜃.“嫦娥三号”做匀速
圆周运动,万有引力提供向心力,由G𝑀𝑚𝑟2=mω2r,解得月球质量M=𝑙3𝐺𝜃𝑡2,选项C正确. 7.AC “嫦娥四号”绕月球做圆周运动,万有引力提供向心力,即G𝑀𝑚𝑟2=m𝑣2𝑟=m4π2𝑇2r,在月球表面附近,物体所受重力与万有引力近似相等,G𝑀𝑚𝑅2=mg,联立两式可解得v= 𝑔𝑅2𝑟,A项正确,B项错误;月球体积V=43πR3,平均密度ρ=𝑀𝑉,联立可得月球的平均密度ρ=3π𝑟3𝐺𝑇2𝑅3,C项正确,D项错误. 8.BD 设双星质量分别为mA、mB,轨道半径分别为RA、RB,两者间距为L,转动周期为T,角速度为ω,由万有引力定律可知G𝑚𝐴𝑚𝐵𝐿2=mAω2RA,G𝑚𝐴𝑚𝐵𝐿2=mBω2RB,又有RA+RB=L,可得𝑚𝐴𝑚𝐵=𝑅𝐵
(山东专用)2020-2022三年高考物理真题分项汇编 专题05 万有引力定律和航天
专题05万有引力定律与航天【考纲定位】1.万有引力定律及应用通过史实，了解万有引力定律的发现过程．知道万有引力定律．认识发现万有引力定律的重要意义．认识科学定律对人类未知世界的作用．2021·山东·高考T52.卫星与航天 宇宙速度会计算人造地球卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度．2022·山东·高考T62020·山东·高考T72021·山东·高考T8【知识重现】 万有引力与航天 1．开普勒三定律定律 内容图示开普勒第一定律 (轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上开普勒第二定律 (面积定律)对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 开普勒第三定律 (周期定律)所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，表达式为a 3T2＝k注意：开普勒第三定律中的k 由中心天体决定，与环绕天体无关．若将椭圆轨道按圆轨道处理，则行星绕太阳做匀速圆周运动，a 为圆轨道的半径r ，即r 3T2＝k .2．万有引力定律的基本应用(1)基本方法：把天体(或人造卫星)的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供． (2)解决天体圆周运动问题的两条思路①在地面附近万有引力近似等于物体的重力(常用于“地上”问题，如赤道上的物体)，即G Mm R2＝mg ，整理得GM ＝gR 2(被称为黄金代换式)．利用此关系式可求得行星表面的重力加速度g ＝GMR2.②天体运动都可以近似地看成匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供(常用于“天上”问题，如卫星)，即G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2T2r ＝ma .3．万有引力与重力的区别与联系地球对物体的万有引力F 表示为两个效果：一是重力mg ，二是提供物体随地球自转的向心力F 向，如图所示．(1)在赤道上：G Mm R 2＝mg 1＋m ω2R . (2)在两极上：G Mm R2＝mg 2.(3)在一般位置：万有引力G Mm R2等于重力mg 与向心力F 向的矢量和．越靠近南北两极g 值越大．由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为重力和万有引力近似相等，即GMmR 2＝mg . 4.人造地球卫星 (1)三种宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)：在人造卫星的发射过程中火箭要克服地球的引力做功，所以将卫星发射到越高的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，故人造卫星的最小发射速度对应将卫星发射到贴近地面的轨道上运行的速度．故有：G Mm R 2＝m v 21R，v 1＝GM R ＝7.9 km/s ，或mg ＝m v 21R，v 1＝Rg ＝7.9 km/s.注意：第一宇宙速度的两个表达式，不仅适用于地球，也适用于其他星球，只是M 、R 、g 是相应星球的质量、半径和表面的重力加速度．若7.9 km/s ≤v ＜11.2 km/s ，物体绕地球运行． 第二宇宙速度(脱离速度)：物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度．若11.2 km/s ≤v ＜16.7 km/s ，物体绕太阳运行．第三宇宙速度(逃逸速度)：物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．若v ≥16.7 km/s ，物体将脱离太阳系在宇宙空间运行． (2)卫星的运行参量卫星绕地球的运动近似看成圆周运动，万有引力提供向心力，类比行星绕太阳的运动规律，同样可得：G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2T2r ＝ma ，可推导出：⎭⎪⎪⎬⎪⎪⎫v ＝GM rω＝GMr 3T ＝4π2r3GM a ＝GMr2⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫v 减小ω减小T 增大a 减小⇒越高越慢 (3)同步卫星的特点①轨道平面一定：轨道平面与赤道平面共面； ②运行方向一定：自西向东与地球自转同步； ③周期一定：与地球自转周期相同，即T ＝24 h ；④高度一定：由G Mm （R ＋h ）2＝m 4π2T 2(R ＋h )，得同步卫星离地面的高度 h ＝3GMT 24π2－R ＝3.6×107m.由同步卫星的周期T 和高度h 一定，还可以推导出同步卫星的运行速率v 、角速度ω，向心加速度a 也是确定的．但是，由于不同的同步卫星的质量不同，受到的万有引力不同．【真题汇编】1．（2022·山东·高考真题）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。
2020版《5年高考3年模拟》大一轮复习物理专题五 万有引力与航天
R 2 g
的重力等于万有引力,即mg=G Mm ,则星球质量M= R2g ,星球的密度ρ= M = G = 3g ,由此
R2
G
V 4 R3 4 GR
3
可知M星球与N星球的密度之比为 ρM = gM RN = 3a0 × 1 =1,故A选项正确。设弹簧的最大压缩量 ρN gN RM a0 3
kg/m3=5×1015 kg/m3,故选项C正确。
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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 GRM2m
=mg,故天体质量M= gR2
G
,天体密度ρ= M =
V
M 4 R3
= 3g 。
4 GR
3
(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。
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考点二 人造卫星 宇宙航行
7.(2019课标Ⅱ,14,6分)2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器 “奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描 述F随h变化关系的图像是 ( )
答案 D 本题考查了万有引力定律公式。考查了学生对万有引力定律的理解能力,体现了 运动和相互作用的物理观念及科学推理的核心素养。
解题关键 认识并掌握天体运动与万有引力的关系是解决这类问题的关键。
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2.(2019课标Ⅰ,21,6分)(多选)在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P轻放在弹 簧上端,P由静止向下运动,物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另 一星球N上用完全相同的弹簧,改用物体Q完成同样的过程,其a-x关系如图中虚线所示。假设 两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍,则 ( )
专题05 万有引力与航天-聚焦2019年高考物理超重点十四讲(解析版)
GMm r－R GMm r2
2
Gm2 3r2
3GMm r2
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为 【答案】BC
【解析】地球与卫星之间的距离应为地心与卫星之间的距离，选项 A 错误，B 正确；两颗相邻卫星与地球球
2
心的连线互成 120°角，间距为 3r，代入数据得，两颗卫星之间引力
Gm 大小为 2，选项 C 正确；三颗卫星对地球引力的合力为零，选项 D 错误． 3r
2 Mm 4π G 2 ＝mr 2 r T
表达式
2 3 4π r M＝ GT2
备注 只能得
r、T
3
的计 算
行天体
r、v
Mm v2 G 2 ＝m r r Mm v G 2 ＝m r r
2
M＝
rv2 G
到中心 天体的 质量
v、T
Mm 4π G 2 ＝mr 2 r T GMm mg＝ 2 R
2
2
M＝
vT 2πG
GmM R＋h
2
，得 g′＝
GM R＋h
2
.所以
g ＝ g′
R＋h R2
2
.
1．(多选)如图所示，三颗质星均为 m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨道上，设地球质量为 M， 半径为 R.下列说法正确的是( )
A．地球对一颗卫星的引力大小为 B．一颗卫星对地球的引力大小为 C．两颗卫星之间的引力大小为
GMm 4π2 4π2r3 ＝ m r ， 解得 M ＝ .“51 r2 T2 GT2
1 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 ，所以该中 20 1 20 4 365
3
心恒星与太阳的质量比约为
高中物理专题五 万有引力与航天(讲解部分)PPT课件
=F向+mg,所以mg=F-F向=
GMm R2
-mRω2。
2.地球表面附近(脱离地面)物体的重力与万有引力
物体在地球表面附近(脱离地面)绕地球转时,物体所受的重力等于万有引
力,即mg=
GMm R2
,R为地球半径,g为地球表面附近的重力加速度,上式变形得
GM=gR2。
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3.距地面一定高度处物体的重力与万有引力
内容
公式 适用条件
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自然界中任何两个物体都相互 吸引,引力的方向在它们的连线 上,引力的大小F与物体的质量 m1和m2的乘积成正比,与它们之 间距离r的二次方成反比
F=G m1m2,引力常量G=6.67×
r2
10-11 N·m2/kg2 (1)两质点间的作用 (2)可视为质点的物体间的作用 (3)质量分布均匀的球体间的作 用
的N倍,则由此估算出哈雷彗星在近日点时受到太阳的引力是在远日点受
太阳引力的 (
A.N2倍
2
C.(2T 3 N-1-1)倍
)
B.(2T
2 3
-N)2N-2倍
4
D.T 3 N2倍
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解析 设哈雷彗星椭圆轨道长轴的长度为d,地球绕日公转轨道半长轴为
d 3
R0,由开普勒第三定律有
2 T2
=
R03 T02
万有引力的特性
普遍性 相互性 宏观性
确定性
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任何有质量的客观存在的物体 间都有这种引力 满足牛顿第三定律 通常情况下万有引力非常小,只 有在质量巨大的星体间或其附 近空间才有意义 两物体间的万有引力只与它们 本身的质量和距离有关,而与物 体所在空间的性质、是否受到 其他外力等无关
2018年高考物理课标Ⅱ专用复习专题测试专题五 万有引力与航天 共79张 精品
,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。
2.(2015北京理综,16,6分)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的距离小 于火星到太阳的距离,那么 ( ) A.地球公转周期大于火星的公转周期 B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度 C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度 D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度
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
M地m R2
,所以M地=
gR2 G
,可
求M地;近地卫星做圆周运动,G
M地m R2
=m v2
R
,T= 2 R
v
,可解得M地= v 2 R
G
= v3T 2 G
,已知v、T可求M地;对于
月球:G
M地 m r2
=m
4 2 T月2
r,则M地=
4 2r3 GT月2
()
行星 地球 火星
半径/m 6.4×106 3.4×106
Mm r2
=m
4 2 T2
r解得T=2π
r3 ,所以 T星 =
GM
T地
3
r星 r地
,结合题给数据得T火≈1.84T地,T木≈11.86T地,T土≈29.28T
地,T天王≈82.82T地,T海王≈164.32T地。设地外行星连续两次冲日的时间间隔为t,则 2 t- 2 t=2π,解得t
T地 T星
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.(2016课标Ⅲ,14,6分,)关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是 ( ) A.开普勒在牛顿运动定律的基础上,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
专题05 万有引力定律与航天(解析版)
重力加速度为 g，若忽略月球自转及地球引力影响，则下列说法中正确的是（ ）
A洞．洞嫦娥五号在轨道 III 和轨道 I 上经过 Q 点时的速率相等
号：卷B．嫦娥五号在 P 点被月球捕获后沿轨道 III 无动力飞行运动到 Q 点的过程中，月球与嫦娥五号所组成的
公众
系统机械能不断增大
R g(R H) C．嫦娥五号在轨道 I 上绕月运行的速度大小为 R H
D．嫦娥五号在从月球表面返回时的发射速度要小于 gR
【答案】C
【解析】嫦娥五号从轨道 III 进入轨道 I 要先在 Q 点减速做近心运动进入轨道 II，再在轨道 II 上 Q 点减速
做近心运动进入轨道 I，所以嫦娥五号在轨道 III 和轨道 I 上经过 Q 点时速率不相等，故 A 错误；嫦娥五号
在 P 点被月球捕获后沿轨道 III 无动力飞行运动到 Q 点的过程中，只有引力对嫦娥五号做功，则月球与嫦
洞的存在。黑洞是宇宙中质量巨大的一类天体，连光都无法逃脱它的引力束缚。取两天体相距无限远时引
洞 洞 ：卷力势能为零，引力势能表达式为
Ep
GMm r
，已知地球半径 R=6400km，光速 c=3x108m/s。设想把地
众号 球不断压缩（保持球形不变），刚好压缩成一个黑洞时，地球表面的重力加速度约为（ ）
T 2 ，解得
GM ，MEO 卫m m v2
v GM
径小，所以 MEO 卫星周期小，A 正确；万有引力提供向心力 r 2
r ，解得
r ，MEO 卫
G Mm m2r
星轨道半径比 GEO 轨道半径小，所以 MEO 卫星线速度大，B 错误；万有引力提供向心力 r 2
号：卷【【洞答解案析】】B本D题中不知道行星“HAT-P-1”绕恒星 A 运动的任何量，故不可计算恒星 A 的密度和绕 A 运动的周
2021高考物理(江苏专用)一轮试题：专题五 万有引力与航天 Word版含解析
D.同步卫星的线速度比近地卫星大
2.答案B
考点二人造卫星、宇宙航行
3.(2019江苏常州田家炳高级中学调研,2)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS),建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。对于其中的5颗同步卫星,下列说法中正确的是()
A.着陆器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需要点火加速
B.着陆器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间与它在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间之比是
C.着陆器在轨道Ⅲ上经过P点的加速度可表示为
D.着陆器在轨道Ⅱ上的机械能比在轨道Ⅲ上的机械能少(不计着陆器质量变化)
6.答案BC
应用篇
应用一应用万有引力定律求中心天体的质量、密度
对本专题的复习,要知道开普勒行星运动定律,熟练掌握万有引力的基本应用,对于卫星变轨等较难问题,知道分析的关键即可。对航空航天的新进展应多加关注,可能会成为命题的背景。
人造卫星、宇宙航行
1.会计算人造地球卫星的环绕速度。
2.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
【真题探秘】
基础篇
【基础集训】
考点一开普勒行星运动定律与万有引力定律
A.一定位于空间同一位置上
B.一定位于空间同一轨道上
C.地球对它们的引力一定相同
D.可以定位在北京上空
3.答案B
4.(2018江苏无锡期中,6)(多选)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。已知引力常量为G。下列说法正确的有()
1.(2018江苏徐州期中,3)牛顿在思考万有引力定律时就曾想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落点一次比一次远。如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。牛顿设想的一颗卫星,它沿椭圆轨道运动。下列说法正确的是()
2024高考物理复习专题06 机械能守恒定律 能量守恒定律(讲义)(解析版)
知积建构
机械能· 机械能是否守恒的三种判断方法
机械能与图象结合的问题， 应用机械能守恒定律解题的一般步骤
系统机械能守恒的三种表示方式· 多物体系统的机械能守恒问题
机械能及守恒的判断
机械能守恒定律
能量守恒定律
机械能守恒 定律的应用
能量守恒定律
及其应用
涉及弹簧的能量问题 摩擦力做功的能量问题
可知铅球速度变大，则动能越来越大，ＣＤ错误。 故选Ｂ。
２．（２０２１·全国·高考真题）如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端 与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底 板上有相对滑动。在地面参考系（可视为惯性系）中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统（）
Ａ．弹性绳刚伸直时，运动员开始减速
Ｂ．整个下落过程中，运动员的机械能保持不变 Ｃ．整个下落过程中，重力对运动员所做的功大于运动员克服弹性绳弹力所做的功
Ｄ．弹性绳从伸直到最低点的过程中，运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和先减小后增大
【答案】Ｄ 【详解】Ａ．弹性绳刚伸直时，此时运动员的重力大于弹性绳的弹力，加速度向下，运动员仍加速运动，故 Ａ错误；Ｂ．整个下落过程中，运动员连同弹性绳的机械能总和不变，但是整个下落过程中随着弹性绳的弹 性势能增大，运动员的机械能在减小，故Ｂ错误；Ｃ．整个下落过程中，初末状态运动员的速度均为零，重
３．板块问题……………………………………２０
４．传送带问题……………………………………２１ 题型特训·命题预测…２１ 考向一 能量转化及守恒定律的综合应用………２１
考向二 涉及弹簧的能量问题……………………２２
考向三 涉及板块、传送带的能量问题…………２４
2020年高考山东版高考理科物理 专题五 万有引力与航天
专题五 万有引力与航天挖命题【考情探究】5年考情考点考向考题示例关联考点学业水平素养要素预测热度开普勒行星运动定律2016课标Ⅲ,14,6分万有引力定律水平2物理观念2018课标Ⅰ,20,6分双星模型水平3物理观念万有引力定律及天体运动天体质量和密度的估算2018课标Ⅱ,16,6分密度公式水平2物理观念★★☆宇宙速度的有关计算2018课标Ⅲ,15,6分开普勒行星运动规律水平2科学思维卫星的轨道参量随轨道半径变化的规律2017课标Ⅲ,14,6分向心力公式水平2科学思维卫星的变轨问题2016课标Ⅰ,17,6分同步卫星水平3物理观念人造卫星、宇宙速度随地球转和绕地球转问题的分析2015山东理综,15,6分牛顿第二定律水平2物理观念★★★分析解读 本专题主要考查天体运动的基本参量分析、天体的质量或密度的计算、重力加速度的计算、同步卫星问题、双星问题和卫星的发射与变轨中的功能关系等。
解决此专题问题应注意以下两点:①在地球表面及其附近,如果忽略地球自转的影响,可以认为万有引力与物体受到的重力相等,即G=mg;②把天体的运动看成是匀速圆周运动,其运动所需向心力由万有引力提供,即Mm r2G =m =mω2r=m ·rMmr2v 2r (2πT )2【真题典例】破考点【考点集训】考点一 万有引力定律及天体运动1.北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,该系统由35颗卫星组成,卫星的轨道有三种:地球同步轨道、中轨道和倾斜轨道。
其中,同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍,那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为( ) A. B.(32)12(32)23C. D.(32)32(32)2答案 C 2.卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r,运动周期为T,地球半径为R,引力常量为G,下列说法中正确的是( )A.卫星的线速度大小为v=2πRT B.地球的质量为M=4π2R 3GT2C.地球的平均密度为ρ=3πGT2D.地球表面重力加速度大小为g=4π2r 3T 2R2答案 D 3.如图所示,一个质量为M 的匀质实心球,半径为R,如果从球中挖去一个直径为R 的小球,放在相距为d=2.5R 的地方,分别求下列两种情况下挖去部分与剩余部分的万有引力大小。
专题05+万有引力与航天-3年高考2年模拟1年备战2019高考精品系列之物理+Word版含解析
1 3年高考2年模拟1年原创精品高考系列 专题05 万有引力与航天
【2019年高考考点定位】 高考试题的考察集中于以下几点： 1．物理学史中关于对天体运动认识的考察，对于开普勒三大定律的考察。 2．结合万有引力定律的公式对中心天体和环绕天体之间由于万有引力而做匀速圆周运动的考察。 3．绕同一个中心天体的各个环绕天体之间追击相遇问题的考察。 4．根据表面卫星的运动对未知天体的探究，包括未知天体的密度，未知天体表面的重力加速度等。 5．根据地球公转和自转周期与其他星体的运动相类比的估算类问题。 【考点pk】名师考点透析 考点一、开普勒三大定律 1．内容：○1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。○2开普勒第二定律：对任意一个行星的运动来说，它与太阳的连线在任意相等时间内扫过的面积相等。○3所有行星轨道半长
轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，即32RkT，k的取值与中心天体有关，与其他无关。 2．虽然开普勒第二定律是关于行星绕太阳运动的描述，但是对于只收到万有引力的卫星，导弹在地球表面的运动也同样适用，另外所有的卫星绕中心天体的圆周运动也都适用，因为圆周就是一个特殊的半长轴等于半短轴的椭圆。 3．物理学史：○1关于行星运动的三大定律是开普勒提出的○2万有引力定律是牛顿提出的○3万有引力常量是卡文迪许测量的。 考点二、万有引力定律 1．内容：自然界中任意两个物体都相互吸引，引力大小跟这两个物体质量的乘积成正比，跟他们距离的平方成
反比。公式即：2GMmFR，G为引力常量。适用范围：适用于质点之间的相互作用，对于天体运动一般可以看做质点，此时距离为球心之间的距离。 2．万有引力提供向心力：卫星和环绕天体的运动分析中，以M表示中心天体质量，以m表示环绕天体质量，以
R表示天体之间的距离，则根据万有引力提供向心力有222224GMmvmammRmRRRT，可得环绕天体