2024屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試第一部分專題一力與運(yùn)動(dòng)第4講萬有引力與航天課件

專題一力與運(yùn)動(dòng)第4講萬有引力與航天知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基第4講萬有引力與航天知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基第4講萬有引力與航天知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基第4講萬有引力與航天知識(shí)歸納素養(yǎng)奠基5．衛(wèi)星變軌問題：當(dāng)衛(wèi)星速度減小時(shí)，F(xiàn)向小于F萬，衛(wèi)星做近心運(yùn)動(dòng)而軌道下降，此時(shí)F萬做正功，使衛(wèi)星速度增大，變軌成功后可在低軌道上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；當(dāng)衛(wèi)星速度增大時(shí)，與此過程相反.第4講萬有引力與航天命題點(diǎn)一開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·浙江卷)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(yùn)動(dòng)．當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)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，稱為“行星沖日”．已知地球及各地外行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表：細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)行星名稱地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑R/AU1.01.55.29.51930則相鄰兩次“沖日”時(shí)間間隔約為(

)A．火星365天

B．火星800天C．天王星365天 D．天王星800天第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天1．2021年2月，天問一號(hào)火星探測(cè)器被火星捕獲，經(jīng)過系列變軌后從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”，為著陸火星做準(zhǔn)備．如圖所示，陰影部分為探測(cè)器在不同軌道上繞火星運(yùn)行時(shí)與火星的連線每秒掃過的面積，下列說法正確的是(

)A．圖中兩陰影部分的面積相等B．從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”探測(cè)器周期變大C．從“調(diào)相軌道”進(jìn)入“停泊軌道”探測(cè)器機(jī)械能變小D．探測(cè)器在P點(diǎn)加速度小于在N點(diǎn)的加速度細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天2．(2023·廣東廣州天河一模)據(jù)媒體報(bào)道，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度200km，運(yùn)行周期127分鐘．若還知道引力常量和月球平均半徑，僅利用以上條件不能求出的是(

)A．月球表面的重力加速度B．月球?qū)πl(wèi)星的吸引力C．衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的速度D．衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的加速度細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天答案：B細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天命題點(diǎn)二研究天體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)基本關(guān)系式細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·廣東卷)如圖(a)所示，太陽系外的一顆行星P繞恒星Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．由于P的遮擋，探測(cè)器探測(cè)到Q的亮度隨時(shí)間做如圖(b)所示的周期性變化，該周期與P的公轉(zhuǎn)周期相同．已知Q的質(zhì)量為M，引力常量為G.關(guān)于P的公轉(zhuǎn)，下列說法正確的是(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天1.

2021年5月15日7時(shí)18分，我國(guó)發(fā)射的“祝融號(hào)”火星車從火星上發(fā)回遙測(cè)信號(hào)確認(rèn)，“天問一號(hào)”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)．火星探測(cè)器“天問一號(hào)”著陸前通過測(cè)試得到，圍繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小天體的速度的平方v2與小天體到火星表面的距離x的關(guān)系如圖所示，圖線縱坐標(biāo)截距為a.若將火星看作質(zhì)量分布均勻、半徑為R的球體，不考慮火星自轉(zhuǎn)，則到火星表面距離為R、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度大小為(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天2．(2023·北京朝陽一模)科幻電影曾出現(xiàn)太空梯的場(chǎng)景．如圖甲所示，設(shè)想在赤道上建造一個(gè)始終與地表垂直的太空梯，航天員可通過梯倉P緩慢地到達(dá)太空中某一位置，設(shè)該位置距地心的距離為r，地球半徑為R0.圖乙中曲線A為地球引力對(duì)航天員產(chǎn)生的加速度大小隨r變化的圖線；直線B為航天員的向心加速度大小隨r變化的圖線．下列說法正確的是(

)A．航天員在R處的速度等于地球的第一宇宙速度B．乙圖中的r0小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑C．航天員在r0位置時(shí)處于完全失重狀態(tài)D．在小于r0的范圍內(nèi)，航天員越接近r0的位置對(duì)梯倉的壓力越大細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天命題點(diǎn)三衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)的分析1．熟記一個(gè)模型．無論是自然天體(如地球、月亮)還是人造天體(如宇宙飛船、人造衛(wèi)星)都可以看作質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．2．天體運(yùn)動(dòng)中常用的公式．(1)運(yùn)行天體的線速度：細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·江蘇卷)設(shè)想將來發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道上穩(wěn)定運(yùn)行，該軌道可視為圓軌道．該衛(wèi)星與月球相比，一定相等的是(

)A．質(zhì)量

B．向心力大小C．向心加速度大小 D．受到地球的萬有引力大小細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)答案：C第4講萬有引力與航天1．2022年11月1日，重約23噸的夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與重約60噸的天和核心艙組合體順利對(duì)接，完成了中國(guó)空間站建設(shè)最后一個(gè)模塊的搭建．已知對(duì)接后中國(guó)空間站距地面高度約為400km，地球同步衛(wèi)星距地面高度約為36000km，二者的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則(

)A．對(duì)接前空間站內(nèi)的宇航員不受地球引力作用B．對(duì)接時(shí)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙因相互作用而產(chǎn)生的加速度大小相等C．對(duì)接后中國(guó)空間站繞地球運(yùn)行的速度小于7.9km/sD．對(duì)接后中國(guó)空間站的運(yùn)行周期大于地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天解析：對(duì)接前空間站內(nèi)的宇航員依然會(huì)受到地球引力的作用，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)接時(shí)夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙因相互作用力大小相等，由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可知，質(zhì)量不同，加速度不同，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；繞地球運(yùn)行的所有圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星，其速度都小于第一宇宙速度，故C項(xiàng)正確；中國(guó)空間站的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，所以對(duì)接后中國(guó)空間站的運(yùn)行周期小于地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)答案：C第4講萬有引力與航天2．量子衛(wèi)星成功運(yùn)行后，我國(guó)將在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系．假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面，如圖所示．已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn)，由此可知(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天命題點(diǎn)四衛(wèi)星的變軌問題細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天2．各物理量的比較．(1)兩個(gè)不同軌道的“切點(diǎn)”處線速度v不相等．圖中vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ.(2)同一個(gè)橢圓軌道上近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)線速度v大小不相等．從遠(yuǎn)地點(diǎn)到近地點(diǎn)萬有引力對(duì)衛(wèi)星做正功，動(dòng)能增大(引力勢(shì)能減小)．圖中vⅡA＞vⅡB，EkⅡA＞EkⅡB，EpⅡA＜EpⅡB.(3)兩個(gè)不同圓軌道上線速度v大小不相等．軌道半徑越大，v越小，圖中vⅠ＞vⅢ.細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(5)衛(wèi)星在不同軌道上的機(jī)械能E不相等，“高軌高能，低軌低能”．衛(wèi)星變軌過程中機(jī)械能不守恒．圖中EⅠ＜EⅡ＜EⅢ.(6)在分析衛(wèi)星運(yùn)行的加速度時(shí)，只要衛(wèi)星與中心天體的距離不變，其加速度大小(由萬有引力提供)就一定與軌道形狀無關(guān)，圖中aⅢ＝aⅡB，aⅡA＝aⅠ.細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·石景山一模)如圖所示，中國(guó)自行研制、具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“神舟”飛船某次發(fā)射過程簡(jiǎn)化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，由“長(zhǎng)征”運(yùn)載火箭送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，在B點(diǎn)通過變軌進(jìn)入預(yù)定圓軌道．則(

)A．飛船在B點(diǎn)通過加速從橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道B．在B點(diǎn)變軌后，飛船的機(jī)械能減小C．在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)，飛船在A點(diǎn)的加速度比B點(diǎn)的小D．在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)，飛船在A點(diǎn)的速度比B點(diǎn)的小細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天1．如圖所示，我國(guó)“天問一號(hào)”火星探測(cè)器在地火轉(zhuǎn)移軌道1上飛行七個(gè)月后，于今年2月進(jìn)入近火點(diǎn)為280千米、遠(yuǎn)火點(diǎn)為5.9萬千米的火星停泊軌道2，進(jìn)行相關(guān)探測(cè)后將進(jìn)入較低的軌道3開展科學(xué)探測(cè)．則探測(cè)器(

)A．在軌道1上的運(yùn)行速度不超過第二宇宙速度B．在軌道2上近火點(diǎn)的速率比遠(yuǎn)火點(diǎn)小C．在軌道2上近火點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)火點(diǎn)大D．在軌道2上近火點(diǎn)減速可進(jìn)入軌道3細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天解析：第二宇宙速度為脫離地球的引力，則在軌道1上的運(yùn)行速度超過第二宇宙速度，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；在軌道2上近火點(diǎn)的速率比遠(yuǎn)火點(diǎn)大，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；在軌道2上從近火點(diǎn)到遠(yuǎn)火點(diǎn)只有引力做功，則機(jī)械能守恒，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；在軌道2上近火點(diǎn)減速時(shí)，則探測(cè)器做近心運(yùn)動(dòng)可進(jìn)入軌道3，故D項(xiàng)正確．故選D項(xiàng)．細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)答案：D第4講萬有引力與航天2.

2022年11月12日10時(shí)03分，天舟五號(hào)與空間站天和核心艙成功對(duì)接，此次發(fā)射任務(wù)從點(diǎn)火發(fā)射到完成交會(huì)對(duì)接，全程僅用2個(gè)小時(shí)，創(chuàng)世界最快交會(huì)對(duì)接紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)航天交會(huì)對(duì)接技術(shù)取得了新突破．在交會(huì)對(duì)接的最后階段，天舟五號(hào)與空間站處于同一軌道上同向運(yùn)動(dòng)，兩者的運(yùn)行軌道均視為圓周．要使天舟五號(hào)在同一軌道上追上空間站實(shí)現(xiàn)對(duì)接，天舟五號(hào)噴射燃?xì)獾姆较蚩赡苷_的是(

)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天3．近年來，我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展進(jìn)入快車道，取得了令世人矚目的成就，“嫦娥”探月，“天問”探火，中國(guó)人自己的“太空家園”空間站建成……以下是關(guān)于月球、火星、地球的部分?jǐn)?shù)據(jù)細(xì)研命題點(diǎn)提升素養(yǎng)中心天體天體質(zhì)量/kg天體半徑/km環(huán)繞軌道月球7.3×10221.7×103“嫦娥”四號(hào)月球圓形軌道距月表100km火星6.4×10233.4×103“天問”一號(hào)火星橢圓軌道近火點(diǎn)距火星