物理高考热点预测复习万有引力定律及其应用PPT课件

1、【考纲资讯考纲资讯】开普勒行星运动定律 万有引力定律及其应用 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 第1页/共55页1.近年来，各地高考考查的重点是人造卫星问题，有时也考查天体的运动规律和天体质量的计算，题型以选择题为主。2.预计2013年高考对该讲的考查主要是：(1)对万有引力定律的理解；(2)人造卫星的运动规律；(3)双星问题；(4)航天器的变轨及对接问题；(5)天体运动中的超重、失重问题。【考情快报考情快报】第2页/共55页【体系构建体系构建】第3页/共55页【核心自查核心自查】一、卫星的线速度一、卫星的线速度v v、角速度、角速度、周期、周期T T与轨道半径与轨道半径r r的关系的

2、关系1.1.由由 得得v= v= ，则，则r r越大，越大，v_v_。2.2.由由 得得= = ，则，则r r越大，越大，_。3.3.由由 得得T= T= ，则，则r r越大，越大，T T_。 22MmvGmrr，GMr越小越小22MmGmrr，3GMr越小越小222Mm4GmrrT，3r2GM越大越大第4页/共55页二、同步卫星二、同步卫星1.1.同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期_地球的自转周地球的自转周期。期。2.2.由由 同步卫星都在赤道上空相同的同步卫星都在赤道上空相同的高度上。所有地球同步卫星高度上。所有地球同步卫星r r、v v、T T、a a大

3、小均大小均_。 等于等于222Mm4Gm(Rh)TRh，相同相同第5页/共55页三、估算中心天体的质量和密度三、估算中心天体的质量和密度1.1.当卫星绕行星或行星绕恒星做匀速圆周运动时，根据题目提当卫星绕行星或行星绕恒星做匀速圆周运动时，根据题目提供的不同条件，在下面四种情况下都可求解中心天体的质量。供的不同条件，在下面四种情况下都可求解中心天体的质量。(1)(1)若已知卫星在某一高度的加速度若已知卫星在某一高度的加速度g g和环绕的半径和环绕的半径r r，根据，根据 得得M= M= ；(2)(2)若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的线速度若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的线速度v v和半径和半径r

4、 r，根，根据据 得得M= M= ；2MmGmgr，2grG22MmvGmrr，2rvG第6页/共55页(3)(3)若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的周期若已知卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T T和半径和半径r r，由，由 得得M= M= ；(4)(4)若已知卫星运行的线速度若已知卫星运行的线速度v v和周期和周期T T，根据，根据 和和 得得M= M= 。222Mm4GmrrT，2 324rGT2Mm2GmvrTvTr2，3v T2 G第7页/共55页2.2.要想求中心天体的密度，还要知道中心天体的半径要想求中心天体的密度，还要知道中心天体的半径R R，由，由M=M=V V和和V= V= 求天

5、体的密度。求天体的密度。 34R3第8页/共55页【热点考向热点考向1 1】 天体质量和密度的估算天体质量和密度的估算【典题训练典题训练1 1】(2012(2012福建高考福建高考) )一卫星绕某一行星表面附近一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动做匀速圆周运动, ,其线速度大小为其线速度大小为v v。假设宇航员在该行星表。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为面上用弹簧测力计测量一质量为m m的物体重力的物体重力, ,物体静止时物体静止时, ,弹弹簧测力计的示数为簧测力计的示数为N N。已知引力常量为。已知引力常量为G,G,则这颗行星的质量为则这颗行星的质量为( )( )A. B.

6、 C. D.A. B. C. D.2mvGN4mvGN2NvGm4NvGm第9页/共55页【解题指导解题指导】解答本题时应明确以下两点：解答本题时应明确以下两点：(1)(1)在行星表面附近做匀速圆周运动的物体轨道半径约等于行在行星表面附近做匀速圆周运动的物体轨道半径约等于行星半径。星半径。(2)(2)万有引力约等于重力提供向心力。万有引力约等于重力提供向心力。【解析解析】选选B B。由。由N=mgN=mg，得，得 据据 和和得得 故选故选B B。Ngm，2MmGmgR22MmvGmRR4mvM,GN第10页/共55页【典题训练典题训练2 2】(2012(2012南通二模南通二模)()(多选多选

7、) )为了对火星及其周围为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国于的空间环境进行探测，我国于20112011年年1010月发射了第一颗火星探月发射了第一颗火星探测器测器“萤火一号萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为。假设探测器在离火星表面高度分别为h h1 1和和h h2 2的圆轨道上运动时，周期分别为的圆轨道上运动时，周期分别为T T1 1和和T T2 2。火星可视为质量分。火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G G。仅利用以上数据，可以计算出仅利用以上数据，可以计算出( )( )A A火星的质量火星的

8、质量 B B“萤火一号萤火一号”的质量的质量C C火星对火星对“萤火一号萤火一号”的引力的引力 D D火星表面的重力加速度火星表面的重力加速度第11页/共55页【解题指导解题指导】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)“萤火一号萤火一号”在圆轨道上运动时，万有引力提供向心力。在圆轨道上运动时，万有引力提供向心力。(2)(2)“萤火一号萤火一号”在火星表面所受万有引力等于重力。在火星表面所受万有引力等于重力。第12页/共55页【解析解析】选选A A、D D。“萤火一号萤火一号”在两个不同圆轨道上运动时，在两个不同圆轨道上运动时，由万有引力定律和牛顿第二定律得由万有引力定律和

9、牛顿第二定律得联立以上两式可求得火星的质量和半径，但无法求解联立以上两式可求得火星的质量和半径，但无法求解“萤火一萤火一号号”的质量，选项的质量，选项A A正确，正确，B B错误；由于错误；由于“萤火一号萤火一号”的质量未的质量未知，故无法求解火星对知，故无法求解火星对“萤火一号萤火一号”的引力，选项的引力，选项C C错误；在错误；在火星表面有火星表面有 解得解得 选项选项D D正确。正确。 221222221212Mm4Mm4Gm(Rh )Gm(Rh )TTRhRh，2MmGmgR，2GMgR，第13页/共55页【拓展提升拓展提升】【考题透视考题透视】天体质量和密度的估算问题是近几年来高考的

10、热天体质量和密度的估算问题是近几年来高考的热点。命题规律一般体现在以下两个方面：点。命题规律一般体现在以下两个方面：(1)(1)结合星球表面重力加速度考查。结合星球表面重力加速度考查。(2)(2)结合卫星绕中心天体做圆周运动考查。结合卫星绕中心天体做圆周运动考查。第14页/共55页【借题发挥借题发挥】估算中心天体的质量和密度的两条思路估算中心天体的质量和密度的两条思路(1)(1)测出中心天体表面的重力加速度测出中心天体表面的重力加速度g g： 进而求得进而求得 (2)(2)利用环绕天体的轨道半径利用环绕天体的轨道半径r r、周期、周期T T：若环绕天体绕中心天体表面做匀速圆周运动时，轨道半径若

11、环绕天体绕中心天体表面做匀速圆周运动时，轨道半径r=Rr=R，则则2MmGmgR，3MM3g4V4 GRR3。 22 3222Mm44rGmr,GMrTT即23M34GTR3。 第15页/共55页【创新预测创新预测】20112011年美国国家航空航天局年美国国家航空航天局(NASA)(NASA)发现了可能存在生命的行星发现了可能存在生命的行星“开普勒开普勒22b”22b”，它与地球相隔，它与地球相隔600600光年，半径约为地球半径的光年，半径约为地球半径的2.42.4倍。倍。“开普勒开普勒22b”22b”绕恒星绕恒星“开普勒开普勒22”22”运动的周期为运动的周期为290290天，天，轨道半

12、径为轨道半径为R R1 1，地球绕太阳运动的轨道半径为，地球绕太阳运动的轨道半径为R R2 2，测得，测得R R1 1RR2 2=0.85=0.85。由上述信息可知，恒星。由上述信息可知，恒星“开普勒开普勒22”22”与太阳的质与太阳的质量之比约为量之比约为( )( )A A0.1 B0.1 B1 C1 C10 D10 D100100第16页/共55页【解析解析】选选B B。由。由 得得 故故 选项选项B B正确。正确。 222Mm4RGmRT2324RMGT，323211232221MRT3600.85()MRT2901，第17页/共55页【热点考向热点考向2 2】 人造卫星问题人造卫星问题

13、【典题训练典题训练3 3】(2012(2012蚌埠一模蚌埠一模)2011)2011年年9 9月月2929日我国成功发日我国成功发射射“天宫一号天宫一号”飞行器，飞行器，“天宫一号天宫一号”绕地球做匀速圆周运绕地球做匀速圆周运动的速度约为动的速度约为28 000 km28 000 kmh h，地球同步卫星的环绕速度约为，地球同步卫星的环绕速度约为3 31 km1 kms s，比较两者绕地球的运动，比较两者绕地球的运动( )( )A A“天宫一号天宫一号”的轨道半径大于同步卫星的轨道半径的轨道半径大于同步卫星的轨道半径B B“天宫一号天宫一号”的周期大于同步卫星的周期的周期大于同步卫星的周期C C

14、“天宫一号天宫一号”的角速度小于同步卫星的角速度的角速度小于同步卫星的角速度D D“天宫一号天宫一号”的向心加速度大于同步卫星的向心加速度的向心加速度大于同步卫星的向心加速度第18页/共55页【解题指导解题指导】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)确定确定“天宫一号天宫一号”飞行器和同步卫星绕地球做匀速圆周运飞行器和同步卫星绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力来源。动所需要的向心力来源。(2)(2)根据牛顿第二定律列方程，比较根据牛顿第二定律列方程，比较“天宫一号天宫一号”飞行器和同飞行器和同步卫星的半径、周期、角速度、向心加速度。步卫星的半径、周期、角速度、向心加速度。

15、 第19页/共55页【解析解析】选选D D。“天宫一号天宫一号”飞行器和同步卫星绕地球做匀速飞行器和同步卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，由牛顿第二定律得圆周运动的向心力由万有引力提供，由牛顿第二定律得 解得解得 由于由于“天宫一号天宫一号”绕地球做匀速圆绕地球做匀速圆周运动的速度大于地球同步卫星的环绕速度，故周运动的速度大于地球同步卫星的环绕速度，故“天宫一号天宫一号”的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，选项的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，选项A A错误；由错误；由 得得故轨道半径越大，周期越长、角速度越小、向心加速度越小，故轨道半径越大，周期越长、角速度越小、向心加速度越小，

16、选项选项B B、C C错误，错误，D D正确。正确。22MmvGmrr，2GMrv，2222Mm4GmrmrmarT332rGMGMT2aGMrr， 第20页/共55页【典题训练典题训练4 4】(2012(2012天津高考天津高考) )一人造地球卫星绕地球做匀一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动速圆周运动, ,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动, ,动能减小为动能减小为原来的原来的 , ,不考虑卫星质量的变化不考虑卫星质量的变化, ,则变轨前后卫星的则变轨前后卫星的( )( )A.A.向心加速度大小之比为向心加速度大小之比为4141B.B.角速度大小之比为角速度大小

17、之比为2121C.C.周期之比为周期之比为1818D.D.轨道半径之比为轨道半径之比为121214第21页/共55页【解题指导解题指导】解答本题时要注意以下三点：解答本题时要注意以下三点：(1)(1)卫星的向心力由万有引力提供。卫星的向心力由万有引力提供。(2)(2)卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径有卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径有关。关。(3)(3)根据线速度的变化判断出轨道半径的变化，并进一步判断根据线速度的变化判断出轨道半径的变化，并进一步判断其他物理量的变化。其他物理量的变化。第22页/共55页【解析解析】选选C C。由动能减小为原来的。由动能减小为原

18、来的 知，其线速度变为原来知，其线速度变为原来的的 ，由，由 可得可得 所以变轨前后轨道半径之所以变轨前后轨道半径之比为比为1 14 4，选项，选项D D错；由错；由 可得可得 所以变轨前后所以变轨前后向心加速度之比为向心加速度之比为16161 1，选项，选项A A错；由错；由 得，变轨前后角得，变轨前后角速度之比为速度之比为8 81 1，选项，选项B B错；由错；由 得，变轨前后周期之比得，变轨前后周期之比为为1 18 8，选项，选项C C对。对。 141222MmvGm,rrGMvr，2MmGmar2GMar，vr2T第23页/共55页【拓展提升拓展提升】【考题透视考题透视】人造卫星问题一

19、直是近几年高考的热点，分析近人造卫星问题一直是近几年高考的热点，分析近几年高考题，命题规律主要有以下几点：几年高考题，命题规律主要有以下几点：(1)(1)结合牛顿第二定律和万有引力定律考查。结合牛顿第二定律和万有引力定律考查。(2)(2)结合圆周运动知识考查卫星的线速度、角速度、周期、向结合圆周运动知识考查卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系。心加速度与轨道半径的关系。(3)(3)结合宇宙速度考查。结合宇宙速度考查。第24页/共55页【借题发挥借题发挥】同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较比较(1)(1)近地卫星是轨道半径等

20、于地球半径的卫星，卫星做匀速圆近地卫星是轨道半径等于地球半径的卫星，卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。同步卫星是在赤道平面内，周运动的向心力由万有引力提供。同步卫星是在赤道平面内，定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地有引力提供。在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一个部分，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受球的一个部分，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受万有引力与重力之差。万有引力与重力之差。第25页/共55页(2)(2)近地卫星与同步卫星

21、的共同点是卫星做匀速圆周运动的向近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供；同步卫星与赤道上随地球自转的物体的心力由万有引力提供；同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度。当比较近地卫星和赤道上物体的共同点是具有相同的角速度。当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时，借助同步卫星这一纽带会使问题迎刃而解。运动规律时，借助同步卫星这一纽带会使问题迎刃而解。第26页/共55页(3)(3)三种卫星的公式：三种卫星的公式：近地卫星近地卫星: :一般卫星：一般卫星：同步卫星：同步卫星： 其中其中R R为地球半为地球半径，径，0 0为地球自转的角速度，为地球自转的

22、角速度，T T0 0为地球自转的周期。为地球自转的周期。 GMGMgvRgrRR 2GMGMR gvrRhRhgRh002 rvrT 222033220T R gR gr4，第27页/共55页【创新预测创新预测】( (多选多选) )在圆轨道上运动的质量为在圆轨道上运动的质量为m m的人造地球卫星，它到地面的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径的距离等于地球半径R R，地面上的重力加速度为，地面上的重力加速度为g g，忽略地球自，忽略地球自转影响，则转影响，则( )( )A A卫星运动的速度大小为卫星运动的速度大小为B B卫星运动的周期为卫星运动的周期为44C C卫星运动的向心加速度大小为卫

23、星运动的向心加速度大小为 g gD D卫星轨道处的重力加速度为卫星轨道处的重力加速度为 g g2gR2Rg1214第28页/共55页【解析解析】选选B B、D D。地面上万有引力等于重力。地面上万有引力等于重力, ,即即 该该卫星到地面的距离等于地球半径卫星到地面的距离等于地球半径R R，则其轨道半径，则其轨道半径r=2Rr=2R，其做，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供匀速圆周运动的向心力由万有引力提供, ,根据牛顿第二定根据牛顿第二定律律, , 可求得卫星运动的速度大可求得卫星运动的速度大小小 选项选项A A错误；错误； 卫星运动的周期卫星运动的周期 选项选项B B正正确；卫星运动的向

24、心加速度大小确；卫星运动的向心加速度大小a=g= g,a=g= g,选项选项C C错误错误,D,D正确。正确。 2MmGmgR，2222Mmv4GmmrmamgrrT，gRv,22RT4,g 14第29页/共55页【热点考向热点考向3 3】 航天器的变轨问题航天器的变轨问题 【典题训练典题训练5 5】(2012(2012衡阳二模衡阳二模)()(多选多选) )我国成功实施了我国成功实施了“神神舟舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点圆轨道飞行，后在远地点343343千米处点火加速，由椭圆轨道变千米处点火加速，

25、由椭圆轨道变成高度为成高度为343343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为9090分钟。下列判断正确的是分钟。下列判断正确的是( )( )第30页/共55页A A飞船变轨前后的机械能相等飞船变轨前后的机械能相等B B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C C飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度度D D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度圆轨道运动的

26、加速度【解题指导解题指导】解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：(1)(1)飞船点火加速变轨，机械能增加。飞船点火加速变轨，机械能增加。(2)(2)飞船在圆轨道上时万有引力全部用来提供向心力。飞船在圆轨道上时万有引力全部用来提供向心力。(3)(3)列牛顿第二定律方程比较加速度。列牛顿第二定律方程比较加速度。第31页/共55页【解析解析】选选B B、C C。飞船在远地点点火加速变轨，机械能增加，。飞船在远地点点火加速变轨，机械能增加，选项选项A A错误；飞船在圆轨道上时航天员出舱前后均做匀速圆周错误；飞船在圆轨道上时航天员出舱前后均做匀速圆周运动，万有引力全部用来提供向心力，航天员处于

27、完全失重状运动，万有引力全部用来提供向心力，航天员处于完全失重状态，选项态，选项B B正确；由于正确；由于T T飞船飞船T同同，选，选项项C C正确；由牛顿第二定律得正确；由牛顿第二定律得 解得解得 飞船变飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度与变轨后沿圆轨道运动的轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度与变轨后沿圆轨道运动的加速度相同，选项加速度相同，选项D D错误。错误。2T2MmGmar，2GMar，第32页/共55页【典题训练典题训练6 6】(2012(2012昆明二模昆明二模)()(多选多选)“)“嫦娥一号嫦娥一号”探月卫探月卫星绕地运行一段时间后，离开地球飞向月球。如图所示是绕地星绕地运行

28、一段时间后，离开地球飞向月球。如图所示是绕地飞行的三条轨道，轨道飞行的三条轨道，轨道1 1是近地圆形轨道，是近地圆形轨道，2 2和和3 3是变轨后的椭是变轨后的椭圆轨道。圆轨道。A A点是点是2 2轨道的近地点，轨道的近地点，B B点是点是2 2轨道的远地点，卫星在轨道的远地点，卫星在轨道轨道1 1的运行速率为的运行速率为 7.7 km/s7.7 km/s，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是( )( )第33页/共55页A A卫星在卫星在2 2轨道经过轨道经过A A点时的速率一定大于点时的速率一定大于7 77 km/s7 km/sB B卫星在卫星在2 2轨道经过轨道经过B B点时的速率

29、一定小于点时的速率一定小于7 77 km/s7 km/sC C卫星在卫星在3 3轨道所具有的机械能小于轨道所具有的机械能小于2 2轨道所具有的机械能轨道所具有的机械能D D卫星在卫星在3 3轨道所具有的最大速率小于轨道所具有的最大速率小于2 2轨道所具有的最大速轨道所具有的最大速率率【解题指导解题指导】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)卫星在椭圆轨道近地点做离心运动，在远地点做近心运动。卫星在椭圆轨道近地点做离心运动，在远地点做近心运动。(2)(2)卫星在不同轨道上运动时，轨道越高，机械能越大。卫星在不同轨道上运动时，轨道越高，机械能越大。第34页/共55页【解析解析

30、】选选A A、B B。卫星在。卫星在1 1轨道做匀速圆周运动，由万有引力轨道做匀速圆周运动，由万有引力定律和牛顿第二定律得定律和牛顿第二定律得 卫星在卫星在2 2轨道轨道A A点做离心点做离心运动，则有运动，则有 故故v v1 1vv2A2A，选项，选项A A正确；卫星在正确；卫星在2 2轨轨道道B B点做近心运动，则有点做近心运动，则有 若卫星在经过若卫星在经过B B点的点的圆轨道上运动，则圆轨道上运动，则 由于由于rrrvvB B，故，故 212vMmGmrr，22A2vMmGmrr，22B2BBvMmGmrr，2B2BBvMmGmrr，第35页/共55页v v2B2BvvB Bvv1 1

31、=7.7 km/s=7.7 km/s，选项，选项B B正确；正确；3 3轨道的高度大于轨道的高度大于2 2轨道的高轨道的高度，故卫星在度，故卫星在3 3轨道所具有的机械能大于在轨道所具有的机械能大于在2 2轨道所具有的机械轨道所具有的机械能，选项能，选项C C错误；卫星在各个轨道上运动时，只有万有引力做错误；卫星在各个轨道上运动时，只有万有引力做功，机械能守恒，在功，机械能守恒，在A A点时重力势能最小，动能最大，速率最点时重力势能最小，动能最大，速率最大，故卫星在大，故卫星在3 3轨道所具有的最大速率大于轨道所具有的最大速率大于2 2轨道所具有的最大轨道所具有的最大速率，选项速率，选项D D

32、错误。错误。 第36页/共55页【拓展提升拓展提升】【考题透视考题透视】航天器的变轨问题是高考的热点，分析近几年的航天器的变轨问题是高考的热点，分析近几年的高考题，命题规律有以下几点：高考题，命题规律有以下几点：(1)(1)结合受力分析和运动分析考查。结合受力分析和运动分析考查。(2)(2)结合牛顿第二定律考查。结合牛顿第二定律考查。(3)(3)结合功能关系考查。结合功能关系考查。第37页/共55页【借题发挥借题发挥】求解航天器的变轨问题时的五点注意求解航天器的变轨问题时的五点注意(1)(1)卫星的卫星的a a、v v、T T是相互联系的，其中一个量发生变化，是相互联系的，其中一个量发生变化，

33、其他各量也随之发生变化。其他各量也随之发生变化。(2)a(2)a、v v、T T均与卫星的质量无关，只由轨道半径均与卫星的质量无关，只由轨道半径r r和中心和中心天体质量共同决定。天体质量共同决定。 第38页/共55页(3)(3)卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由 判判断。断。(4)(4)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。机械能越大。(5)(5)航天器经过不同轨道相交的

34、同一点时加速度相等，外轨道航天器经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。的速度大于内轨道的速度。 GMvr第39页/共55页【创新预测创新预测】( (多选多选) )我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，关闭发动机的航天飞机在月球引力作用下沿椭站。如图所示，关闭发动机的航天飞机在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆的近月点圆轨道向月球靠近，并将在椭圆的近月点B B处与空间站对接。处与空间站对接。已知各空间站绕月轨道半径为已知各空间站绕月轨道半径为r r，周期为，周期为T T，万有引力常量为，

35、万有引力常量为G G，月球的半径为，月球的半径为R R。 那么以下选项正确的是那么以下选项正确的是( )( )第40页/共55页A A航天飞机到达航天飞机到达B B处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速B B图中的航天飞机正在加速飞向图中的航天飞机正在加速飞向B B处处C C月球的质量为月球的质量为D D月球的第一宇宙速度为月球的第一宇宙速度为2 324rMGT2 rT第41页/共55页【解析解析】选选A A、B B、C C。航天飞机在椭圆轨道。航天飞机在椭圆轨道B B处将做离心运动，处将做离心运动，则有则有 而航天飞机要进入空间站轨道做匀速圆周运而航天飞机要

36、进入空间站轨道做匀速圆周运动，则有动，则有 故航天飞机到达故航天飞机到达B B处由椭圆轨道进入空处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速，选项间站轨道时必须减速，选项A A正确；图中的航天飞机所受万有正确；图中的航天飞机所受万有引力对其做正功，航天飞机正加速飞向引力对其做正功，航天飞机正加速飞向B B处，选项处，选项B B正确；对空正确；对空间站由万有引力定律及牛顿第二定律得间站由万有引力定律及牛顿第二定律得 解得解得 选项选项C C正确；正确； 是空间站绕月做圆周运动的线是空间站绕月做圆周运动的线速度，并不是近月卫星的环绕速度，即速度，并不是近月卫星的环绕速度，即 不是月球的第一宇不是月球的第一

37、宇宙速度，选项宙速度，选项D D错误。错误。 2B2vMmGmrr，22MmvGmrr，222Mm4rGmrT，2 324rMGT，2 rvT2 rT第42页/共55页1 1(2012(2012唐山一模唐山一模) )为研究太阳系内行星的运动，需要知道为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量，已知地球半径为太阳的质量，已知地球半径为R,R,地球质量为地球质量为m,m,太阳与地球中心太阳与地球中心间距为间距为r,r,地球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度为g,g,地球绕太阳公转的周期为地球绕太阳公转的周期为T T。则太阳的质量为。则太阳的质量为( )( )A. B.A. B.C. C. D

38、. D.2 3224rT R g2223T R g4mr23324mgrR T23224mrT R g第43页/共55页【解析解析】选选D D。地球表面质量为。地球表面质量为mm的物体万有引力等于重力，的物体万有引力等于重力，即即 地球绕太阳做匀速圆周运动，则有地球绕太阳做匀速圆周运动，则有 解得解得 选项选项D D正确。正确。2mmGm gR ，222Mm4rGmrT，23224mrMT R g，第44页/共55页2.(20122.(2012浙江高考浙江高考) )如图所示，在火星与木星轨道之间有一小如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做行星

39、带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是匀速圆周运动。下列说法正确的是( )( )第45页/共55页A.A.太阳对各小行星的引力相同太阳对各小行星的引力相同B.B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C.C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值加速度值D.D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值速度值第46页/共55页【解析解析】选选C C。根据万有引力定律公式。根据万有引力

40、定律公式 可知，由于各可知，由于各小行星的质量和到太阳的距离不同，万有引力不同，选项小行星的质量和到太阳的距离不同，万有引力不同，选项A A错错误；设太阳的质量为误；设太阳的质量为M M，小行星的质量为，小行星的质量为m m，由万有引力提供向，由万有引力提供向心力，则心力，则 则各小行星做匀速圆周运动的周期则各小行星做匀速圆周运动的周期 因为各小行星的轨道半径因为各小行星的轨道半径r r大于地球的轨道半径，大于地球的轨道半径，2MmFGr222Mm4GmrrT，3rT2GM， 第47页/共55页所以各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期一年，选项所以各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期一

41、年，选项B B错误；向心加速度错误；向心加速度 内侧小行星到太阳的距离小，内侧小行星到太阳的距离小，向心加速度大，选项向心加速度大，选项C C正确；由正确；由 得小行星的线速度得小行星的线速度 小行星做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道小行星做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道半径，线速度小于地球绕太阳公转的线速度，选项半径，线速度小于地球绕太阳公转的线速度，选项D D错误。错误。2FMaG,mr22MmvGmrrGMvr，第48页/共55页3.(20123.(2012日照一模日照一模)()(多选多选) )北斗导航系统又被称为北斗导航系统又被称为“双星定位双星定位系统系统”，具有导航、定位等功能。，具有导航、定位等功能。“北斗北斗”系统中两颗工作卫系统中两颗工作卫星均绕地心