万有引力与航天近三年高考题

1、【2022年高考考点定位】高测试题的考察集中于以下几点：1 .物理学史中关于对天体运动熟悉的考察,对于开普勒三大定律的考察.2 .结合万有引力定律的公式对中央天体和环绕天体之间由于万有引力而做匀速 圆周运动的考察.3 .绕同一个中央天体的各个环绕天体之间追击相遇问题的考察.4 .根据外表卫星的运动对未知天体的探究,包括未知天体的密度,未知天体表 面的重力加速度等.5 .根据地球公转和自转周期与其他星体的运动相类比的估算类问题.考点一、开普勒三大定律1 .内容：开普勒第一定律：所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆,太阳处在椭 圆的一个焦点上.开普勒第二定律：对任意一个行星的运动来说,它与太阳的 连线

2、在任意相等时间内扫过的面积相等.所有行星轨道半长轴的三次方与公转 周期二次方的比值都相等,即,的取值与中央天体有关,与其他无关.2 .虽然开普勒第二定律是关于行星绕太阳运动的描述,但是对于只收到万有引 力的卫星,导弹在地球外表的运动也同样适用,另外所有的卫星绕中央天体的 圆周运动也都适用,由于圆周就是一个特殊的半长轴等于半短轴的椭圆.3 .物理学史：关于行星运动的三大定律是开普勒提出的万有引力定律是牛顿提 出的万有引力常量是卡文迪许测量的.考点二、万有引力定律1 .内容：自然界中任意两个物体都相互吸引,引力大小跟这两个物体质量的乘 积成正比,跟他们距离的平方成反比.公式即：,为引力常量.适用范

3、围：适 用于质点之间的相互作用,对于天体运动一般可以看做质点,此时距离为球心 之间的距离.2 .万有引力提供向心力：卫星和环绕天体的运动分析中, 以表示中央天体质量, 以表示环绕天体质量,以表示天体之间的距离,那么根据万有引力提供向心力有, 可得环绕天体或卫星的相信加速度,线速度,周期,角速度.3 .万有引力和重力：一般认为万有引力等于重力即,重力加速度.在地球外表 一般近似认为,假设考虑地球自转,那么万有引力的一个分力提重力,另外一个分 力提供圆周运动的向心力.在赤道地区,由于两个分力方向一致,所以有,其 中周期为地球自转周期.考点三、卫星运动1 .卫星追击相遇：卫星匀速圆周运动,假设卫星加

4、速,那么使得,卫星做离心运动, 轨道半径变大,万有引力做负功,到达更高的轨道做匀速圆周运动,此时轨道 半径变大,线速度变小.同理,减速那么卫星向心运动,轨道半径变小,线速度 变大.两个不同轨道但绕同一个中央天体的卫星设角速度分别为和,那么有从某 一次相遇到下一次相遇的过程,两个卫星转过的圆心角相差即.2 .假设卫星沿星球外表做匀速圆周运动周期为,那么有轨道半径等于球体半径,那么 有,整理即.3 .三大宇宙速度：第一宇宙速度是卫星脱离地球外表的最小发射速度,即环绕 地球外表做匀速圆周运动的线速度,同时也是最大的环绕速度.卫星挣脱地球 引力转而绕太阳运动的最小发射速度大小为.卫星挣脱太阳引力离开太

5、阳系的 最小发射速度大小为.4 .双星以及多星问题的核心是某一个行星受到其他星体万有引力的合力提供向 心力,圆心即在合力的方向上,而且各个星体圆运动的角速度都相等.周期相 等.【三年高考】15、16、17年高考真题及其解析1.12022 北京卷】利用引力常量 G和以下某一组数据,不能计算出地球质量 的是：A.地球的半径及重力加速度不考虑地球自转B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离2.12022 江苏卷】多项选择“天舟一号货运飞船于2022年4月20日在文昌航天发射中央成功发射升空,

6、与“天宫二号空间实验室对接前,“天舟一号在距离地面约380km的圆轨道上飞行,那么其：()(A)角速度小于地球自转角速度(B)线速度小于第一宇宙速度(C)周期小于地球自转周期(D)向心加速度小于地面的重力加速度3.12022 新课标出卷】2022年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天 宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来 的轨道(可视为圆轨道)运行.与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的：A.周期变大 B.速率变大C.动能变大D.向心加速度变大4.12022 新课标n卷】(多项选择)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点,M N为轨道短轴的

7、两个端点,运行的周阳小二一胆-一期为.假设只考虑海王星和太阳之间的相互作用,那么海王星在从P经过M尸上厂-；Q到N的运动过程中：A.从P到M所用的时间等于B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大 C.从P到Q阶段,速率逐渐变小 D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功 5.12022 天津卷我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号 发射升空后,与已经在轨运行的“天宫二号成功对接形成组合 体.假设组合体在距地面高度为 h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周 运动,地球的半径为 R,地球外表处重力加速度为 g,且不考 虑地球自转的影响.那么组合体运动的线速度大小为 ,向心加速度大 小为 01.12022 北京卷

8、】如下图,一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动.以下说法正确的选项是A.不管在轨道1还是轨道2运行,卫星在P点的速度都相同B.不管在轨道1还是轨道2运行,卫星在P点的加速度都相同C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量2.12022 四川卷】国务院批复,自 2022年起将4月24日设立为“中国航天 日.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号,目前仍然在椭圆轨道上运行,其轨道近地点高度约为440km,远地点高度约为2060kmi 1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786

9、km的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为日,东方红二号的加速度为 a2,固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3,那么a、a?、a3的大小关系为：A. a2>a>a3B. a3>a2>aC. a3>a>a2D. a1>a>a33.12022 天津卷】我国即将发射“天宫二号空间实验室,之后发生“神舟 卜一号飞船与“天宫二号对接.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,以下 举措可行的是：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

10、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4.12022 全国新课标I卷】利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤 道上任意两点之间保持无线电通讯,目前,地球同步卫星的轨道半径为地球半 径的6.6倍,假设地球的自转周期变小,假设仍仅用三颗同步卫星来实现上述目 的,那么地球自转周期的最小值约为：A. 1hB. 4hC. 8hD. 16h5.12022 江苏 3】过去几千年来,人类对行星的熟悉

11、与研究仅限于太阳系 内,行星"51pegb的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“ 51pegb绕其 中央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为1/20 ,该中央恒星与太阳的质量比约为 ：A. 1/10B. 1C 5D. 10a1.12022 福建 14如图,假设两颗人造卫星 a和b均绕地球做匀速：;-i/C'圆周运动,a、b到地心O的距离分别为一、2,线速度大小分别为 V1、 ；,RR jV2o那么： <6/2.12022 重庆 2】宇航员王亚平在“天宫 1号飞船内进行了我J-国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.假设飞船质量为

12、,距 地面高度为,地球质量为,半径为,引力常量为,那么飞船所在处的重力加速度 大小为：A. 0B. C. D.3.12022 山东 15】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、分别表示该空间站和月球向心加速度的大小, 表示地球同步卫星向心加速度的大小.以下判断正确的选项是： A. B.C. D.4.12022 北京 16】假设地球和火星都绕太阳做匀速圆 周运动,地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离,那么A.地球公转周期大于火星的公转周期B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度5.12022 全国新课标I 21多项选择我国发射的“嫦娥三号登月探测器 靠近月球后,先在月球外表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