最新萬有引力與航天(近三年高考題)

1、學(xué)習(xí)-好資料更多精品文檔專題05萬有引力與航天【2018年高考考點(diǎn)定位】 高考試題的考察集中于以下幾點(diǎn):1 .物理學(xué)史中關(guān)于對(duì)天體運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)的考察，對(duì)于開普勒三大定律的考察。2 .結(jié)合萬有引力定律的公式對(duì)中心天體和環(huán)繞天體之間由于萬有引力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的考察。3 .繞同一個(gè)中心天體的各個(gè)環(huán)繞天體之間追擊相遇問題的考察。4 .根據(jù)表面衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)對(duì)未知天體的探究，包括未知天體的密度，未知天體表面的重力加速度等。5 .根據(jù)地球公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)周期與其他星體的運(yùn)動(dòng)相類比的估算類問題。考點(diǎn)一、開普勒三大定律1 .內(nèi)容：O開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)行的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第二定律

2、:所有行星軌道半長軸的三次方與對(duì)任意一個(gè)行星的運(yùn)動(dòng)來說，它與太陽的連線在任意相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。R3公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，即 F k ,的取值與中心天體有關(guān)，與其他無關(guān)。T22 .雖然開普勒第二定律是關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的描述，但是對(duì)于只收到萬有引力的衛(wèi)星，導(dǎo)彈在地球表面的運(yùn)動(dòng)也同樣適用，另外所有的衛(wèi)星繞中心天體的圓周運(yùn)動(dòng)也都適用，因?yàn)閳A周就是一個(gè)特殊的半長軸等于半短軸的橢圓。3 .物理學(xué)史：關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三大定律是開普勒提出的萬有引力定律是牛頓提出的 萬有引力常量是卡文迪許測 量的?？键c(diǎn)二、萬有引力定律1.內(nèi)容：自然界中任意兩個(gè)物體都相互吸引，引力大小跟這兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比，

3、跟他們距離的平方成反比。公式即：F GMm, G為引力常量。適用范圍：適用于質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用，對(duì)于天體運(yùn)動(dòng)一般可以看做質(zhì)點(diǎn)，此R2時(shí)距離為球心之間的距離。2.萬有引力提供向心力：衛(wèi)星和環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)分析中，以表示中心天體質(zhì)量，以 m表示環(huán)繞天體質(zhì)量，以 R表示天體之間的距離，則根據(jù)萬有引力提供向心力有GMmR2ma2 v m一R24 2 口 _mR mR了，可得環(huán)繞天體或衛(wèi)星的相信加速度a 粵，線速度vR2GM,周期T4 2R3,角速度GMGM記。3.萬有引力和重力：一般認(rèn)為萬有引力等于重力即GMm 、 GMmg 21 ,重力加速度 g -2-。在地球表面一般近似認(rèn)為R2R2mg GMm,若

4、考慮地球自轉(zhuǎn)，則萬有引力的一個(gè)分力提重力，另外一個(gè)分力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。在赤道地區(qū),R2由于兩個(gè)分力方向一致，所以有 2m mg mR-2-,其中周期T為地球自轉(zhuǎn)周期。 R2T2考點(diǎn)三、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)-好資料21 .衛(wèi)星追擊相遇： 。衛(wèi)星勻速圓周運(yùn)動(dòng) 一2m mv-,若衛(wèi)星加速，則使得 一2m RRR2v -m一 ,衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，軌道同理,減速則衛(wèi)星向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變小，線速度 vGM變大。兩個(gè)不同軌道但繞同一個(gè)中心天體的衛(wèi)星設(shè)角速度分別為1和2,則有從某一次相遇到下一次相遇的過程，兩個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)過的圓心角相差2 即(12) t 22.若衛(wèi)星沿星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期為T ,則有軌道半徑等

5、于球體半徑，則有半徑變大，萬有引力做負(fù)功，到達(dá)更高的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)軌道半徑變大，線速度GT23,234 RGM3 .三大宇宙速度： 0第一宇宙速度是衛(wèi)星脫離地球表面的最小發(fā)射速度，即環(huán)繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度GM 7.9km/s,同時(shí)也是最大的環(huán)繞速度。衛(wèi)星掙脫地球引力轉(zhuǎn)而繞太陽運(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度大小為v 16.7km/s。v 11.2km/s。衛(wèi)星掙脫太陽引力離開太陽系的最小發(fā)射速度大小為4 .雙星以及多星問題的核心是某一個(gè)行星受到其他星體萬有引力的合力提供向心力，圓心即在合力的方向上，而且各個(gè)星體圓運(yùn)動(dòng)的角速度都相等。周期相等。【三年高考】15、16、17年高考真題及其解

6、析加 17耳裔老工強(qiáng)【2017 北京卷】利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù),不能計(jì)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(yùn)動(dòng)的速度及周期C.月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及月球與地球間的距離D.地球繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及地球與太陽間的距離2.【2017 江蘇卷】（多選）“天舟號(hào)”貨運(yùn)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(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前，“天舟一號(hào)”在距離地面約380 km的圓軌道上飛行，則其:(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

7、速度3.12017 新課標(biāo)出卷】2017年4月,A.周期變大B .速率變大C .動(dòng)能變大D,向心加速度變大我國成功發(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)行時(shí)相比，組合體運(yùn)行的:學(xué)習(xí)-好資料4.12017 新課標(biāo)H卷】（多選）如圖，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,則海王星在從經(jīng)過M Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中: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

8、小D.從M到N階段，萬有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功5.【2017 天津卷】我國自主研制的首艘貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”發(fā)射升空后,與已經(jīng)在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”成功對(duì)接形成組合體。假設(shè)組合體在距地面高度為 h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的半徑為R,地球表面處重力加速度為g,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。則組合體運(yùn)動(dòng)的線速度大小為,向心加速度大小為螂*£考喜鼓1.12016 北京卷】如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道 2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是:A.不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在 P點(diǎn)的速度都相同B.不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在 P

9、點(diǎn)的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動(dòng)量2.【2016 四川卷】國務(wù)院批復(fù)，自 2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為 440 km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2 060 km； 1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為度為a2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3,則東方紅二號(hào)的加速白、a2、a3的大小關(guān)系為:A. a2>a1>a3B. a

10、3>a2>a1C. a3>a1>a2D.a1>a2>a33.12016 天津卷】我國即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)生“神舟T號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接。假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟T號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，下列措施可行 的是:A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛

11、船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接2】宇航員王亞平在“天宮2.【2015 重慶L1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng)。以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a3表不"地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是:A. a?a3a1B. a2c1a3C. a3aia2D. a3a2a1月球?qū)W習(xí)-好資料4.12016 全國新課標(biāo)I卷】利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊，目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為：（）A. 1hB

12、. 4hC. 8hD. 16h5.12015 江蘇 3】過去幾千年來，人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)與研究僅限于太陽系內(nèi)，行星"51 peg b ”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究太陽系外行星的序幕。“ 51 peg b”繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期約為 4天，軌道半徑約為地球繞太陽運(yùn)動(dòng)半徑為1/20 ,該中心恒星與太陽的質(zhì)量比約為：（）A. 1/10 B .1 C . 5 D .10+加耳右考*霞'1.【2015 福建 14】如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，a、b ； ；到地心O的距離分別為1、2,線速度大小分別為 V1、V2。則：（）/1號(hào)”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國首次太空授課，演示了一

13、些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。若飛船質(zhì)量為 m ,距地面高度為，地球質(zhì)量為 M ,半徑為R ,引力常量為 G ,則飛船所在處的重力加速度大小為：（）A. 0 BGM八GMmGM2C-2D2(R h)2(R h)2h23.【2015 山東 15】如圖，拉格朗日點(diǎn) L1位于地球和月球連線上，處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng)。據(jù)此，科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)4.12015 北京 16】假設(shè)地球和火星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球到太陽的距離小于火星到太陽的距離,那么：（）更多精品文檔學(xué)習(xí) 好資料A.地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期B .地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度C.地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度D .地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度5.12015 全國新課標(biāo)I 21（多選）我國發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測器靠近月球后，先在月球表面附近的近 似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過一系列過程，在離月面4m高處做一次懸停（可