2018年高考物理大二輪專題復習講學稿三第2萬有引力與航天

2講模型·201521題·選擇題·6難201617題·選擇題·6同步的周期、中14題·選擇題·6易201719題·選擇題·6中14題·選擇題·6易 2π Gr2＝mr＝mωr＝mT)r＝m(2πf)

GR2＝

vωTrr rGr2＝mr

r越大，vGr2 r3由 Gr2 r3

r越大，ω 由Gr2＝mT2r，得 GM，則r越大，T越大 mg＝R＝R2R R

gR＝7.9(2)第二宇宙速度：v2＝11.2km/s，使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度．分析天體運動類問題的一條主線就是F萬＝F向，抓住黃金代換高考題型 例1(多選)(2017·商丘市二模)“雪龍?zhí)枴蹦蠘O船在由我國駛向南極的過程中經(jīng)TG，假設地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，由此可知() GT 地球的密度為 地球的密度為GT 答案解析MR 在赤道：GR2＝G1＋mR在南極：G2＝

GR2，地球的體積為

，故A錯誤，B ＝V

所以 ，故

M

GR2＝mgM＝Gρ＝V

Gr2＝mT2rM＝GT2 M

體密度 3π.可見，只要測出 1．(多選)(2017·省十校聯(lián)考)科學家們通過研究發(fā)現(xiàn)，地球的自轉(zhuǎn)周期在逐漸增大，假k倍(k>1)，地球的質(zhì)量、半徑均不變，則下列說法正確的是()2C．地球同步的軌道半徑為現(xiàn)在的k31D．地球同步的軌道半徑為現(xiàn)在的k2答案 解析

R2－mg＝mT2RT 正確，B錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力，則有：r2＝mT2rTk2則同步的軌道半徑為現(xiàn)在的k3倍，故C正確，D錯誤2．(2017·惠州市第三次調(diào)研)宇航員登上某一星球后，測得該星球表面的重力加速度地球質(zhì)量的()A．0.5倍B．2倍C．4倍D．8答案解析根據(jù)萬有引力等于重力，列出等式：

MGr2 ＝r2r是物體在某位置到球心的距離．根據(jù)密度與質(zhì)量關(guān)系得：M＝43度相同 ＝r22M＝438AB、C錯誤，D

高考題型 運行參量的分2(2017·遼寧本溪市聯(lián)合模擬)1所示，A為置于地球赤道上的物體，B為繞地球做橢圓軌道運行的，C為繞地球做圓周運動的，P為B、C兩軌道的交點，已知A、B、C繞地心運動的周期相同，相對地心，下列說法中錯誤的是()物體A和C具有相同大小的加速B運動軌跡的半長軸與C運動軌跡的半徑相同B在P點的加速度大小與C在該點的加速度大小相等答案解析A、C繞地心運動的周期T相同，由

v＝ωr可知，A、CB

Gr2＝

ma可知，r以B在P點的加速度大小與C在該點的加速度大小相等，故D正確；由勒 rC三定律可知：T2＝， B運動軌跡的半長軸 Gr2＝mr＝mωr＝mT2r＝maGR2＝mg兩個關(guān)系分析3．(201·卷Ⅲ·1)207年4月，我成功發(fā)的天舟一貨運飛與天宮號空間驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道(可視為圓軌道)運() 答案 解析根據(jù)組合體受到的萬有引力提供向心力可得，r2＝mT2r＝mr＝marrGM

，， 1v2變大，選項C正確4．(2017·山東日照市一模)2016112404運行的軌道，2是天鏈一號繞地球穩(wěn)定運行的軌道．下列說法正確的是()為了便于測控，天鏈一號04對于地面靜止于飛控中心的正上方D0402星的運行速度答案B解析由于第一宇宙速度是人造地球環(huán)繞地球做勻速圓周運動時的最大速度同時又是 的發(fā)射速度大于第一宇宙速度7.9km/s.若 第二宇宙速度11.2km/s，則會脫離地球束縛．所以 r r度和第二宇宙速度之間故A錯誤由萬有引力提供向心力得：r2＝r可得 0402星具有相同的速度，故D錯誤．高考題型 變軌與對例3(2017·福建漳州市八校模擬)如圖3，一艘在火星表面進行科學探測的宇宙飛船，在經(jīng)G，下列說法正確的是()2上運動時，PQ132P1P答案解析飛船在軌道2PQPQA1P 3和在軌道1上運動到P點，萬有引力大小相等，根據(jù)第二定律知，加速度大小相等，DC正確，A、B、D錯誤．r比 r

v＝ωrωr 點火加速，v突然增大，Gr2<mr 點 ，v突然減小，Gr2>mr 5．(多選)(2017·燕聯(lián)考)“神舟十一號”與“天宮二號”空間成功實現(xiàn)自動下列說法正確的是()ABAABA答案 Gr2＝rAAA、BAAA的速度增大，A將做離心運動，AB才BAB對接的變軌過程中，AA的引A做負功，故D選項錯誤．、過程中運行到與地球成一直線的狀態(tài)，而地球恰好位于和外行星之間的一種天現(xiàn)象．設某行星和地球繞公轉(zhuǎn)的軌道在同一平面內(nèi)且均可視為圓，地球軌道半徑r1、

之比為r2r

答案 1

解析T地＝1年，由r

2，T行

得

高考題型 雙星與多星問，例4(2017·洛陽市第二次統(tǒng)考)2016年2月11日科學家宣布探測到引力波，證，星繞它們連線上的某一點在萬有引力作用下做勻速圓周運動，測得a星的周期為T，a、b A．b星的周期 B．a(chǎn)星的線速度大小 答案解析雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力，角速度大小相等，則周期相等，所以

ava＝T

，r B正確，C錯誤；雙星系統(tǒng)靠相互

得：m＝r ，故D錯誤 各自需要的向心力由彼此間的萬有引力相互提供，即Gm1m2＝mω Gm1m2＝mω2r 111，

22mn倍，則此時圓周運動的周期為() m mn答案

解析

L2＝m1ω

L2＝m2ωr2，r1＋r2＝Lm1＋m2＝GT2LA、BmG，則下列說法正確的是()A．C C．A運行的角速度 D．C運行的線速度 答案解析A、CB行星做勻速圓周運動，根據(jù)圓周運動的條件知三行星一定始終在

行星滿足L24L2＝MLω

4L3，A項正確，C

D4L題組1卷精期變小，若仍僅用三顆同步來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為() B．4 C．8 D．16答案，解析地球自轉(zhuǎn)周期變小要與地球保持同步，則的公轉(zhuǎn)周期也應隨之變小，由，第三定律T2＝k可 ＝sin R ＝sin 242＝T22T2≈41.3×103kg813.7倍，地球表面的重力加9.8m/s2.則此探測器()B．懸停時受到的反沖作用力約為2×103N答案

在星球表面有R2＝mgg＝R2g＝R2＝9.8m/s

月球表面g′＝1

R2≈6g，則探測器重力G＝mg′＝1N≈2×103NBv＝2g′h≈3.6m/sA錯誤；

R′2＝R′

81R

星在近地圓軌道上運行的線速度，選項D()

203π

GT答案解析物體在地球的兩極時，mg0＝

2π2＝ GR2，物體在赤道上時，

m(T)

GR2＝ .故選項B正確，選項A、C、D錯誤＝ 4．(多選)(2013·新課標Ⅰ·20)2012年6月18日，神州九號飛船與天宮一號目標飛行在離地面343km的近圓軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接．對接軌道所處的空 答案解析地球所有繞地球做圓周運動時的運行速度都小于第一宇宙速度，故A錯誤．軌天宮一號的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，故天宮一號的動能可能會增加，B、C正確；航天員受到地球引力作用，此時引力充當向心力，產(chǎn)生向心加速度，航天員處于失重狀態(tài)，D錯題組 市精月24日我國首次成功發(fā)射的人造一號，目前仍然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440km，遠地點高度約為2060km；年月日成功發(fā)射的二號運行在赤道上空km的地球同步軌道上如圖6.設一號在遠地點的加速度a1、a2、a3的大小關(guān)系為() 答案 第二定律得 Gr27R.由此可知，該行星的半徑約為()77 答案x＝v0t g x

＝ 根 R

M行g(shù)M地·行M行g(shù)M地·行行GR2＝mgR

g，故

地

＝2R行＝2RC1．(2017·貴陽市2月模擬)若一繞某質(zhì)量分布均勻的行星做勻速圓周運動，其軌道半徑的三次方與周期的平方之比為k.已知萬有引力常量為G.則該行星的質(zhì)量為( A.k

k D.答案，G解析設行星質(zhì)量為 ，G

A、B、C

GD2．(2017·合肥市第二次檢測)加州理工學院的天文學家宣稱找到了系八大行星10倍，它與之間的平均距離約是星與之間的距離的30倍；已知星的公轉(zhuǎn) B．22 答案r r 解析根 勒第三定律，有：2＝

行

r行r天T天＝303×84年≈1.4×104D正確，Ar行r天3．(2017·3月模擬)42宙速度為()11112 2答案 1A7.9km/s答案Bv＝gR回地球，空氣阻力做負功，機械能減少，D項錯誤．5．(多選)(2017·卷Ⅱ·19)如圖2，海王星繞沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠PM、QN的運動過程中()AP

所用的時間等于BQNC.PQDMN答案解析PM

1

，根 PMMQP

選項A錯誤；海王星在運動過程中只受的引力作用，故機械能守恒，選項B錯誤；根引力指向，從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功，選項D正確．6．(2017·河北省五個一二模)研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周 C．地球同步距地面的高度變小D．地球同步的線速度變答案HTvG，由此可得出()答案HRH

R2g＝R2 故BCvvT－2πH.D

＝gR

8．(多選)(2017·吉林長春外國語模擬)r的勻速圓周運動，飛船艙mR表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g0表示宇宙飛船所在處的地球引力加速度，F(xiàn)N表示人對臺秤的壓力，則關(guān)于g0、FN下面正確的是() 答案 宇宙飛船所在處，mg0＝Gr2mg＝GR2g0＝r2gA錯誤，B0C正確，D錯誤．9．(2017·“皖南八?！倍温?lián)考)一顆在赤道上空做勻速圓周運動運行的人造，其軌道半徑上對應的重力加速度為地球表面重力加速度的四分之一則某一時刻該觀測到地面赤道最大弧長為(R)() 答案解析地球表面 mg，因為

1，解得r＝2R；則某一時刻 GR2

2發(fā)射中心發(fā)射升空；這顆被命名為“八一少年行”的小計劃在軌運行時間不少于180天，長約12厘米，寬約11厘米，27厘米，入軌后可執(zhí)行對地拍照，無線通訊，330km的圓軌道Ⅱ，以下判斷正確的是()A．在軌道Ⅰ上運行的速度小于7.9D．忽略質(zhì)量的變化，在軌道Ⅱ上比在軌道Ⅰ上動能小，引力勢能答案解析人造地球的最大運行速度為7.9km/s，所以在軌道Ⅰ上運行的速度小于7.9氣，獲得向前的動力，故B錯誤；根據(jù)

＝r2，軌道Ⅱ比軌道Ⅰ GM，在軌道Ⅱ上周期大，故C錯誤 動能小，在軌道Ⅱ上高度大，則引力勢能大，故D正確11.(2017·凱里市模擬)“天宮二號”空間與“神舟十一號”飛船10月19日自動會對接，則()答案rr

較小，故A錯誤．“神舟十一號”由低軌道變軌到高軌道需要消耗火箭加速，由功能關(guān)系可知在高軌道上飛船機械能更大，故B錯誤．飛船在圓軌道上時，萬有引力大于C錯誤．在對接瞬間，“神舟十一號”與“天宮二號”D正確． )月球的第一宇宙速度為答案解析月球的第一宇宙速度為近 r rgRAGr2＝mr

GR2＝mgGM＝Rg.

Gr2＝mT2M＝GT2ρ＝V 必須加速做離心運動才行．故D13．(2017·遼寧大連市3月模擬)中國航天的發(fā)展一直偏重應用，而在純科學的空間天文與深空探測方面，過程長期是空白的，所以中國航天部計劃2018年利用五號進行第一次火星探測，之前已經(jīng)發(fā)射了鳳凰號著陸器降落在火星北極進行勘察．如圖4為鳳凰號著陸Q兩點分別是橢圓軌道的遠火星點和近火星點，且PQ＝2QS(已知軌道Ⅱ為圓軌道)．關(guān)于著 4AP點由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ需要點火加速BSQCSPDPSPQ2答案解析著陸器由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ做的是向心運動需點火使萬有引力大于所需要的AQ點的圓軌道Ⅳr r向心力得：Gr2＝mr，所以 F＝

Gr2知在軌道ⅡCⅡPS點的時間和著陸器在軌道Ⅲ PQ

點運動到Q點的時間都是各自周期的一半，根 勒第三定律，有：T2

＝ (3)D＝14(兩距L，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞球心連線的某點O做勻速圓周運動．冥與星體到O點的距離分別為R和r.則下列說法正確的是( A．可由 GR2 B．可由GL2＝ML計算 C．可由 2π2計算星 GL2＝mr(TD．冥與星體繞O點做圓周運動的動量大小相答案

MRω2計算

GL2的角速度，故A錯誤；可由GL2＝MR計算

GL2＝2π mr(T)計算星 做