高考物理一輪基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)：萬有引力與航天

萬有引力與航天

[規(guī)律要點]1.解決天體圓周運動問題的兩條思路高考物理一輪基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)2.萬有引力與重力的區(qū)別與聯(lián)系3.人造地球衛(wèi)星

(1)三種宇宙速度(2)衛(wèi)星的運行參量(3)同步衛(wèi)星的特點注意：不同的同步衛(wèi)星的質(zhì)量不同，受到的萬有引力不同。-7-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升開普勒行星運動定律1.第一定律:所有行星繞太陽運動的軌道都是

,太陽處在這些橢圓的一個

上。

2.第二定律:對任意一個行星來說,它與太陽的連線在__________內(nèi)掃過

的面積。

3.第三定律:所有行星的軌道的

的三次方跟它的

的二次方的比值都

。其表達式為,其中a是橢圓軌道的半長軸,T是行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期,k是一個對所有行星都相同的常量。

橢圓

焦點

相等的時間

相等

半長軸

公轉(zhuǎn)周期

相等

-8-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.關(guān)于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是(

)A.開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運動的規(guī)律B.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運動的規(guī)律C.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因D.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B解析:行星運動的規(guī)律是開普勒在第谷長期觀察行星運動數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納出來的,并不是在牛頓運動定律的基礎(chǔ)上導(dǎo)出的,但他并沒有找出行星按這些規(guī)律運動的原因,A、C錯誤,B正確。牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,D錯誤。-9-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.關(guān)于行星的運動,下列說法錯誤的是(

)A.關(guān)于行星的運動,早期有“地心說”與“日心說”之爭,而“地心說”容易被人們所接受的原因之一是由于相對運動使得人們觀察到太陽東升西落B.所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,且近地點速度小,遠地點速度大C.開普勒第三定律

,式中k的值僅與中心天體的質(zhì)量有關(guān)D.開普勒三定律也適用于其他星系的行星運動B解析:根據(jù)開普勒第二定律可以推斷出近地點速度大,遠地點速度小,故選項B錯。-10-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-11-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升萬有引力定律的理解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

,與它們之間距離r的二次方成

。

2.表達式:,G為引力常量,G=6.67×10-11

N·m2/kg2。3.適用條件(1)公式適用于

間的相互作用。當(dāng)兩個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。

(2)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點,r是

的距離。

正比

反比

質(zhì)點

兩球心間

-12-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.關(guān)于萬有引力公式

,以下說法正確的是(

)A.公式只適用于星球之間的引力計算,不適用于質(zhì)量較小的物體B.當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時,萬有引力趨近于無窮大C.兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律D.公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的C解析:萬有引力公式

,雖然是牛頓由天體的運動規(guī)律得出的,但牛頓又將它推廣到了宇宙中的任何物體,適用于計算任何兩個質(zhì)點間的引力,故選項A錯誤;當(dāng)兩個物體的距離趨近于0時,兩個物體就不能視為質(zhì)點了,萬有引力公式不再適用,選項B錯誤;兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律,選項C正確;公式中引力常量G的值,是卡文迪許在實驗室里實驗測定的,而不是人為規(guī)定的,故選項D錯誤。-13-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升B-14-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-15-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升萬有引力定律的應(yīng)用1.解決天體(衛(wèi)星)運動問題的基本思路-16-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-17-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升越小

越小

越大

越小

-18-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù),不能計算出地球質(zhì)量的是(

)A.地球的半徑及重力加速度(不考慮地球自轉(zhuǎn))B.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的速度及周期C.月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離D.地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離D-19-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升B-20-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.估算天體質(zhì)量和密度時應(yīng)注意的問題(1)利用萬有引力提供天體做圓周運動的向心力估算天體質(zhì)量時,估算的只是中心天體的質(zhì)量,并非環(huán)繞天體的質(zhì)量。(2)區(qū)別天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r,只有在天體表面附近的衛(wèi)星才有r≈R;計算天體密度時,

中的R只能是中心天體的半徑。2.運動參量a、v、ω、T均與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān),只由軌道半徑r和中心天體質(zhì)量共同決定。所有參量的比較,最終歸結(jié)到半徑的比較。-21-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升宇宙航行1.三個宇宙速度(1)第一宇宙速度:v1=

km/s,衛(wèi)星在

繞地球做勻速圓周運動的速度,又稱環(huán)繞速度。

(2)第二宇宙速度:v2=

km/s,使衛(wèi)星掙脫

引力束縛的最小地面發(fā)射速度,又稱脫離速度。

(3)第三宇宙速度:v3=

km/s,使衛(wèi)星掙脫

引力束縛的

地面發(fā)射速度,也叫逃逸速度。

7.9地球表面附近

11.2地球

16.7太陽

最小

-22-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-23-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.宇宙速度與運動軌跡的關(guān)系(1)v發(fā)=

km/s時,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動。

(2)7.9km/s<v發(fā)<

km/s,衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓。

(3)11.2km/s≤v發(fā)<

km/s,衛(wèi)星繞太陽做橢圓運動。

(4)v發(fā)≥16.7km/s,衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的空間。7.911.216.7-24-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.天舟一號貨運飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空,與天宮二號空間實驗室對接前,天舟一號在距離地面約380km的圓軌道上飛行,則下列說法錯誤的是(

)A.角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B.線速度小于第一宇宙速度C.周期小于地球自轉(zhuǎn)周期D.向心加速度小于地面的重力加速度A-25-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.天文學(xué)家近日在銀河系發(fā)現(xiàn)一顆全新的星球——“超級地球”。它的半徑是地球的2.3倍,而質(zhì)量卻是地球的17倍,科學(xué)家們認為這顆星球可能是由巖石組成。它的發(fā)現(xiàn)將有助于探索地球之外是否存在生命。這顆“超級地球”的第一宇宙速度約為(

)A.3km/s

B.15km/sC.21km/s

D.28km/sC-26-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.地球同步衛(wèi)星是指跟著地球自轉(zhuǎn)(相對于地面靜止),與地球做同步勻速轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星。2.同步衛(wèi)星的六個“一定”-27-基礎(chǔ)夯實精準(zhǔn)歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升[基礎(chǔ)訓(xùn)練]1.在物理學(xué)發(fā)展的進程中，許多科學(xué)家做出了重要的貢獻。下列關(guān)于科學(xué)家及其成就的說法中正確的是(

)A.伽利略發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B.卡文迪許測出了引力常量GC.亞里士多德指出“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”D.開普勒得出“加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比”的結(jié)論答案

B2.牛頓在思考萬有引力定律時就曾想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落點一次比一次遠。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。牛頓設(shè)想的一顆衛(wèi)星，它沿橢圓軌道運動。下列說法正確的是(

)A.地球的球心與橢圓的中心重合B.衛(wèi)星在近地點的速率小于在遠地點的速率C.衛(wèi)星在遠地點的加速度小于在近地點的加速度D.衛(wèi)星與橢圓中心的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積答案

C3.A、B兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，A的運行周期大于B的運行周期，則(

)A.A距離地面的高度一定比B的小B.A的運行速率一定比B的大C.A的向心加速度一定比B的小D.A的向心力一定比B的大答案

C4.(多選)2016年12月22日，我國成功發(fā)射了國內(nèi)首顆全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星(以下簡稱“碳衛(wèi)星”)。如圖1所示，設(shè)“碳衛(wèi)星”在半徑為R的圓周軌道上運行，經(jīng)過時間t，通過的弧長為s。已知引力常量為G。下列說法正確的有(

)答案

CD5.如圖2所示，在地面上發(fā)射一個飛行器，進入橢圓軌道Ⅱ運行，其發(fā)射速度(

)A.等于7.9km/sB.大于16.7km/sC.大于7.9km/s，小于11.2km/sD.大于11.2km/s，小于16.7km/s答案

C6.2017年4月20日

“天舟一號”貨運飛船發(fā)射，并與“天宮二號”空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學(xué)實驗和技術(shù)試驗等功能。若對接前它們都繞地球做勻速圓周運動，且“天舟一號”處于低軌道，“天宮二號”空間實驗室處于高軌道，如圖3所示，則(

)A.“天舟一號”在地面上的發(fā)射速度不會超過7.9km/sB.為了順利實現(xiàn)對接，“天舟一號”在圖示軌道需要點火減速C.對接成功后，“天舟一號”的動能減小，機械能增大D.對接后，由于“天宮二號”的質(zhì)量增大，其軌道降低答案

C7.(多選)科學(xué)探測表明，月球上存在豐富的硅、鋁、鐵等資源，設(shè)想人類開發(fā)月球，不斷把月球上的礦藏搬運到地球上，假定經(jīng)長期的開采后月球與地球仍可看成均勻球體，月球仍沿開采前的軌道運動，