高三物理《万有引力与航天》教材分析

精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创1/17高三物理万有引力与航天教材分析高三物理万有引力与航天教材分析考点16万有引力与航天考点名片考点细研究要点以万有引力定律为基础的行星、卫星匀速圆周运动模型及其应用；双星模型、估算天体的质量和密度等；以开普勒三定律为基础的椭圆运行轨道及卫星的发射与变轨、能量等相关内容；万有引力定律与地理、数学、航天等知识的综合应用。备考正能量高考对本考点的命题比较固定，基本是一个选择题，个别省份有填空题和计算题出现。考点内容与人造卫星、载人航天、探月计划等热点话题密切联系，考查的频率也越来越高，应密切关注。一、基础与经典1火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知A太阳位于木星运行轨道的中心B火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创2/17阳连线扫过的面积答案C解析由开普勒第一定律轨道定律可知，太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误。火星和木星绕太阳运行的轨道不同，运行速度的大小不可能始终相等，B错误。根据开普勒第三定律周期定律知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数，C正确。对于某一个行星来说，其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等，不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等，D错误。2关于万有引力定律，下列说法正确的是A牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值B万有引力定律只适用于天体之间C万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律D地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的答案C解析万有引力存在于一切物体间，B错误；牛顿提出万有引力定律，卡文迪许测定了万有引力恒量，A错误；万有引力是自然界的一种基本相互作用，它与距离的平方成反比，故C正确，D错误。精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创3/173A、B、C、D是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星。其中A、C的轨道相交于P，B、D在同一个圆轨道上，B、C轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示。下列说法中正确的是AA、C的加速度大小相等，且大于B的加速度BB、C的角速度大小相等，且小于A的角速度CA、C的线速度大小相等，且小于D的线速度DA、C存在在P点相撞的危险答案A解析由图可知RARCAB，A正确。GMM2RMA，可知，B、C错误；A、C周期相同，故不可能同时到达同一位置，D错误。4多选如图所示，近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道可视为圆。设卫星、月球绕地球运行周期分别为T卫、T月，地球自转周期为T地，则AT卫T月CT卫R同R卫，由开普勒第三定律K可知，T月T同T卫，又同步卫星的周期T同T地，故有T月T地T卫，选项A、C正确。5研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创4/17A距地面的高度变大B向心加速度变大C线速度变大D角速度变大答案A解析根据GM2R可知R，若T增大，R增大，HRR，故A正确。根据A可知，R增大，A减小，B错误。根据G可得V，R增大，V减小，C错误。，T增大，减小，D错误。6某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆，每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示。该行星与地球的公转半径之比为ABCD答案B解析地球公转周期T11年，设T2为行星的公转周期，每过N年，行星会运行到日地连线的延长线上，即地球比该行星多转一圈，有NN2，解得T2年，故行星与地球的公转周期之比为；由GMR得，即RT，故行星与地球的公转半径之比为，B正确。7多选“神舟九号”飞船与“天宫一号”成功对接，在飞船完成任务后返回地面，要在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示，关于“神舟九号”的运动，下列说法中正确的有精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创5/17A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度B在轨道上经过A的速度小于在轨道上经过A的速度C在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期D在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经过A的加速度答案ABC解析“神舟九号”飞船在轨道上经过远地点A的速度小于经过近地点B的速度，选项A正确；飞船从圆形轨道进入椭圆轨道，需要在A点减速，选项B正确；由开普勒第三定律K可知，轨道半长轴越长周期越长，轨道上的周期小于轨道上的运动周期，选项C正确；A可知，RA不变，所以在轨道上经过A的加速度等于在轨道上经过A的加速度，选项D错误。8多选设同步卫星离地心的距离为R，运行速率为V1，加速度为A1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为A2，第一宇宙速度为V2，地球的半径为R，则下列比值正确的是ABCD答案BD解析地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同，由A12R，A22R可得，B项正确；对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星，由万有引力提供向心力，即M；M，得，D项精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创6/17正确。9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A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若，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双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大答案BD解析设双星质量分别为MA、MB，轨道半径为RA、RB，两者间距为L，周期为T，角速度为，由万有引力定律可知MA2RA，MB2RB，又有RARBL，可得，GMAMB2L3。由知，MAVB，B正确。由T及GMAMB2L3可知C错误，D正确。10多选在太阳系中有一颗半径为R的行星，若在该行星表面以初速度V0竖直向上抛出一物体，上升的最大高度为H，已知该物体所受的其他力与行星对它的万有引力相比较可忽略不计。根据这些条件，可以求出的物理量是A太阳的密度精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创7/17B该行星的第一宇宙速度C该行星绕太阳运行的周期D卫星绕该行星运行的最小周期答案BD解析由V2GH，得该行星表面的重力加速度G根据MGMMR，解得该行星的第一宇宙速度V，卫星绕该行星运行的最小周期T，所以B、D正确；因不知道行星绕太阳运动的任何量，故不能算太阳的密度和该行星绕太阳运动的周期，所以A、C错误。二、真题与模拟112016全国卷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答案B解析行星运动的规律是开普勒在第谷长期观察行星运动数据的基础上总结归纳出来的，并不是在牛顿运动定律的基础上导出的，但他并没有找出行星按这些规律运动的原精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创8/17因，A、C错误，B正确。牛顿发现了万有引力定律，D错误。122016江苏高考多选如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、EK、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有ATATBBEKAEKBCSASBD答案AD解析卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，即GMMR2，得V，T2，由于RARB可知，TATB，VAA1A3BA3A2A1CA3A1A2DA1A2A3答案D解析对于东方红一号卫星，在远地点由牛顿第二定律可知M1A1，即A1R12060KM。对于东方红二号卫星，由牛顿第二定律可知M2A2，即A2R235786KM。因为R1A2，由圆周运动规律可知，对东方红二号卫星A2R2，对地球赤道上的物体A3R，因为R2R，所以A2A3，综上可得A1A2A3，D正确。152016天津高考我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创9/17假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接答案C解析卫星绕地球做圆周运动，满足G。若加速，则会造成G，卫星将做离心运动，向外跃迁。因此要想使两卫星对接绝不能同轨道加速或减速，只能从低轨道加速或从高轨道减速，C正确，A、B、D错误。162015广东高考多选在星球表面发射探测器，当发射速度为V时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到V时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球。已知地球、火星两星球的质量比约为101，半径比约为21。下列说法正确的有A探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创10/17B探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大答案BD解析由GM得，V，则有V，由此可知探测器脱离星球所需要的发射速度与探测器的质量无关，A项错误；由FG及地球、火星的质量、半径之比可知，探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大，B项正确；由V可知，探测器脱离两星球所需的发射速度不同，C项错误；探测器在脱离两星球的过程中，引力做负功，引力势能是逐渐增大的，D项正确。172015重庆高考宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为M，距地面高度为H，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为A0BCD答案B解析对飞船进行受力分析，可得GMG，得G，B项正确。182015江苏高考过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51PEGB”的发现拉开了研究精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创11/17太阳系外行星的序幕。“51PEGB”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。该中心恒星与太阳的质量比约为AB1C5D10答案B解析行星绕恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由GMR2，得M，则该中心恒星的质量与太阳的质量之比3104，B项正确。192015全国卷多选我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4M高处做一次悬停可认为是相对于月球静止；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为13103KG，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的37倍，地球表面的重力加速度大小约为98M/S2。则此探测器A在着陆前的瞬间，速度大小约为89M/SB悬停时受到的反冲作用力约为2103NC从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度答案BD解析由题述地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创12/17为月球半径的37倍，由公式GMG，可得月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，即G月16M/S2，由V22G月H，解得此探测器在着陆瞬间的速度V36M/S，选项A错误；由平衡条件可得悬停时受到的反冲作用力约为FMG月1310316N2103N，选项B正确；从离开近月圆轨道到着陆这段时间，由于受到了反冲作用力，且反冲作用力对探测器做负功，所以探测器机械能减小，选项C错误；由GM，GMG，解得V，由于地球半径和地球表面的重力加速度均大于月球，所以探测器在近月轨道上运行的线速度要小于人造卫星在近地轨道上运行的线速度，选项D正确。202015山东高考如图，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AA2A3A1BA2A1A3CA3A1A2DA3A2A1答案D解析因空间站建在拉格朗日点，所以月球与空间站绕地精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创13/17球转动的周期相同，空间站半径小，由A2R得A1A2A1，选项D正确。一、基础与经典21宇航员驾驶宇宙飞船到达月球表面，关闭动力，飞船在近月圆形轨道绕月运行的周期为T；接着，宇航员调整飞船动力，安全着陆，宇航员在月球表面离地某一高度处将一质量为M的小球以初速度V0水平抛出，其水平射程为S。已知月球的半径为R，引力常量为G，求1月球的质量M；2小球开始抛出时离地的高度；3小球落地时重力的瞬时功率。答案123解析1飞船在近月圆形轨道上运动时，月球对飞船的万有引力提供向心力，有GMR2，解得月球的质量M。2小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，有SV0T，竖直方向做自由落体运动，有HGT2，在月球表面，小球受到月球的万有引力近似等于重力，有GMR2MG，联立解得小球开始抛出时离地的高度为H。3小球落地时速度的竖直分量为VGT，精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创14/17重力的瞬时功率为PMGVM。22如图所示，质量分别为M和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距离为L。已知A、B的中心和O点始终共线，A和B分别在O点的两侧。引力常量为G。1求两星球做圆周运动的周期。2在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期为T2。已知地球和月球的质量分别为5981024KG和7351022KG。求T2与T1两者的平方之比。结果保留3位小数答案1221012解析1A和B绕O点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A和B的向心力相等，且A、B的中心和O点始终共线，说明A和B组成双星系统且有相同的角速度和周期。设A、B做圆周运动的半径分别为R、R，则有M2RM2R，RRL，联立解得RL，RL，对A，根据牛顿第二定律和万有引力定律得M2L，解得T2。精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创15/172由题意，可以将地月系统看成双星系统，由1得T12，若认为月球绕地心做圆周运动，则根据牛顿第二定律和万有引力定律得M2L，解得T22，所以T2与T1的平方之比为1012。二、真题与模拟232014天津高考万有引力定律揭示了天体运行规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。1用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。已知地球质量为M，自转周期为T，万有引力常量为G。将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数为F0。A若在北极上空高出地面H处称量，弹簧秤读数为F1，求比值的表达式，并就H10R的情形算出具体数值计算结果保留2位有效数字；B若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F2，求比值的表达式。2设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径R、太阳的半径为精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创16/17RS和地球的半径R