202X届高考物理二轮复习专题一力与运动考点五万有引力与航天课件

1、第第5 5讲万有引力定律及其应用讲万有引力定律及其应用高考定位高考定位1考察内容考察内容(1)开普勒三定律。开普勒三定律。(2)万有引力定律的应用。万有引力定律的应用。(3)卫星的运行规律。卫星的运行规律。(4)卫星的变轨问题。卫星的变轨问题。2题型、难度题型、难度选择题为主，难度中档。选择题为主，难度中档。锁定命题方向锁定命题方向体验高考体验高考1(2021全国卷全国卷)2021年年4月，我国成功发射月，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交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫

2、二号原来的轨道(可视为圆轨道可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行相比，组合运行。与天宫二号单独运行相比，组合体运行的体运行的A周期变大周期变大B速率变大速率变大C动能变大动能变大 D向心加速度变大向心加速度变大答案答案C2(2021新课标全国卷新课标全国卷)假设地球可视为质量均匀假设地球可视为质量均匀分布的球体。地球外表重力加速度在两极的大小为分布的球体。地球外表重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为在赤道的大小为g；地球自转的周期为；地球自转的周期为T，引力常量为，引力常量为G。地球的密度为。地球的密度为答案答案B答案答案B4(多项选择多项选择)(2021全国卷全国卷)如图如图151

3、所示，海所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，为近日点，Q为远日为远日点，点，M，N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0，假设只考虑海王星和太阳之间的相互作用，那么海王星假设只考虑海王星和太阳之间的相互作用，那么海王星在从在从P经过经过M，Q到到N的运动过程上的运动过程上图图151A从从P到到M所用的时间等于所用的时间等于T0/4B从从Q到到N阶段，机械能逐渐变大阶段，机械能逐渐变大C从从P到到Q阶段，速率逐渐变小阶段，速率逐渐变小D从从M到到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功阶段，万有引力对它先做负功后做正功答案答案CD

4、突破高频考点突破高频考点考点一天体运动规律考点一天体运动规律【题组训练】【题组训练】1(多项选择多项选择)如图如图152所示，所示，a为静止在地球赤为静止在地球赤道上的一个物体，道上的一个物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，星，c为地球的同步卫星，其轨道半径为为地球的同步卫星，其轨道半径为r，设地球半径，设地球半径为为R，以下说法正确的选项是，以下说法正确的选项是图图152答案答案BC2(2021郑州二模郑州二模)北京时间北京时间2021年年10月月17日日7时时30分，神舟十一号飞船搭载两名航天员在酒泉卫星发射中分，神舟十一号飞船搭载两名航天员在酒泉卫星发

5、射中心发射升空。心发射升空。10月月19日凌晨，神舟十一号飞船与天宫二日凌晨，神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功，航天员景海鹏和陈冬入驻天宫二号自动交会对接成功，航天员景海鹏和陈冬入驻天宫二号空间实验室，开场为期号空间实验室，开场为期30天的太空驻留生活。地球外天的太空驻留生活。地球外表的重力加速度表的重力加速度g，地球半径，地球半径R，神舟十一号飞船对接，神舟十一号飞船对接后随天宫二号做匀速圆周运动的周期后随天宫二号做匀速圆周运动的周期T及引力常量及引力常量G，以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是A要完成对接，应先让神舟十一号飞船和天宫二号要完成对接，应先让神舟十一号飞船和天宫

6、二号处于同一轨道上，然后点火加速处于同一轨道上，然后点火加速B假设对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周运动，假设对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周运动，对接后飞船速度和运行周期都增大对接后飞船速度和运行周期都增大C由题给条件可求出神舟十一号飞船的质量由题给条件可求出神舟十一号飞船的质量D由题给条件可求出神舟十一号飞船对接后距离地由题给条件可求出神舟十一号飞船对接后距离地面的高度面的高度h答案答案D3某天体可视为质量均匀分布的球体，自转周期为某天体可视为质量均匀分布的球体，自转周期为T，“北极点处的重力加速度是北极点处的重力加速度是“赤道处重力加速度赤道处重力加速度的的k倍倍(k1)。假设该天体有一颗

7、近地环绕卫星，那么。假设该天体有一颗近地环绕卫星，那么近地环绕卫星的周期为近地环绕卫星的周期为A.T B.TC.T D.T答案答案D考点二天体质量和天体密度的计算考点二天体质量和天体密度的计算例例1(多项选择多项选择)为了探测为了探测X星球，总质量为星球，总质量为m1的的探测飞船载着登陆舱在以该星球中心为圆心的圆轨道上探测飞船载着登陆舱在以该星球中心为圆心的圆轨道上运动，轨道半径为运动，轨道半径为r1，运动周期为，运动周期为T1。随后质量为。随后质量为m2的登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为的登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，那么的圆轨道上运动，那么审题探究审题

8、探究1在不考虑星球自转时，星球外表物体的重力和物在不考虑星球自转时，星球外表物体的重力和物体所受万有引力之间的关系如何？体所受万有引力之间的关系如何？2飞船和登陆舱做圆周运动的向心力由什么力提飞船和登陆舱做圆周运动的向心力由什么力提供？供？答案答案BD【题组训练】【题组训练】1(2021东北三省四市教研联合体二模东北三省四市教研联合体二模)比邻星是离比邻星是离太阳系最近太阳系最近(距离太阳光年距离太阳光年)的一颗恒星。据报道：的一颗恒星。据报道：2021年天文学家在比邻星的宜居带发现了一颗岩石行星年天文学家在比邻星的宜居带发现了一颗岩石行星比邻星比邻星b，理论上在它的外表可以允许水的存在，甚至

9、，理论上在它的外表可以允许水的存在，甚至有可能拥有大气层。假设比邻星有可能拥有大气层。假设比邻星b绕比邻星的公转半径绕比邻星的公转半径是地球绕太阳的公转半径的是地球绕太阳的公转半径的p倍，比邻星倍，比邻星b绕比邻星的绕比邻星的公转周期是地球绕太阳的公转周期的公转周期是地球绕太阳的公转周期的q倍，那么比邻星倍，那么比邻星与太阳的质量的比值为与太阳的质量的比值为Ap2q3 Bp3q2Cp3q2 Dp2q3答案答案B2(多项选择多项选择)(2021安阳二模安阳二模)“雪龙号南极考察船雪龙号南极考察船在由我国驶向南极的过程中，经过赤道时测得某物体的在由我国驶向南极的过程中，经过赤道时测得某物体的重力是

10、重力是G1；在南极附近测得该物体的重力为；在南极附近测得该物体的重力为G2；地球；地球自转的周期为自转的周期为T，引力常数为，引力常数为G；假设地球可视为质量；假设地球可视为质量分布均匀的球体，由此可知分布均匀的球体，由此可知答案答案BC考点三卫星的变轨问题考点三卫星的变轨问题例例2(多项选择多项选择)(2021河南六市联考河南六市联考)2021年年我国即将发射我国即将发射“嫦娥四号登月探测器，将首次造访月嫦娥四号登月探测器，将首次造访月球反面，首次实现对地对月中继通信，假设球反面，首次实现对地对月中继通信，假设“嫦娥四号嫦娥四号从距月面高度为从距月面高度为100 km的环月圆轨道的环月圆轨道

11、上的上的P点实点实施变轨，进入近月点为施变轨，进入近月点为15 km的椭圆轨道的椭圆轨道，由近月，由近月点点Q落月，如图落月，如图153所示。关于所示。关于“嫦娥四号，以嫦娥四号，以下说法正确的选项是下说法正确的选项是图图153A沿轨道沿轨道运动至运动至P时，需制动减速才能进入轨道时，需制动减速才能进入轨道B沿轨道沿轨道运行的周期大于沿轨道运行的周期大于沿轨道运行的周期运行的周期C沿轨道沿轨道运行时，在运行时，在P点的加速度大于在点的加速度大于在Q点的加点的加速度速度D在轨道在轨道上由上由P点运行到点运行到Q点的过程中，万有引力点的过程中，万有引力对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能

12、不对其做正功，它的动能增加，重力势能减小，机械能不变变审题探究审题探究(1)什么条件下探测器做近心运动？什么条件下探测器做近心运动？(2)探测器运动的加速度是什么力产生的？如何计算探测器运动的加速度是什么力产生的？如何计算加速度大小？加速度大小？(3)探测器从探测器从P点运动到点运动到Q点的过程中，引力方向与速点的过程中，引力方向与速度方向的夹角是大于度方向的夹角是大于90还是小于还是小于90？引力做正功还？引力做正功还是负功？是负功？答案答案AD【题组训练】【题组训练】1发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道道1，然后变轨，使其沿椭圆轨道，然后

13、变轨，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次变运行，最后再次变轨，将卫星送入同步圆轨道轨，将卫星送入同步圆轨道3，轨道，轨道1、2相切于相切于Q点，点，轨道轨道2、3相切于相切于P点，如图点，如图154所示。设卫星在轨道所示。设卫星在轨道1上运行时，速度为上运行时，速度为v1，卫星在轨道，卫星在轨道2上运行时，经过上运行时，经过Q点的速度为点的速度为v2，经过，经过P点的速度为点的速度为v3，卫星在轨道，卫星在轨道3上运上运行时，速度为行时，速度为v4，那么这四个速度的大小关系是，那么这四个速度的大小关系是图图154Av1v2v3v4 Bv1v2v3v4Cv2v1v4v3 Dv2v1v3v4答案答案C

14、2(多项选择多项选择)(2021济南三模济南三模)2021年年4月月22日日12时时23分，分，“天舟一号与天舟一号与“天宫二号顺利完成自动交会对天宫二号顺利完成自动交会对接。接。“天舟一号由天舟一号由“长征七号运载火箭发射升空，送长征七号运载火箭发射升空，送入近地圆轨道，然后在入近地圆轨道，然后在A点变轨进入近地点为点变轨进入近地点为A、远地、远地点为点为B的椭圆轨道上，的椭圆轨道上，B点距离地面的高度为点距离地面的高度为h，地球的，地球的中心位于椭圆的一个焦点上。中心位于椭圆的一个焦点上。“天舟一号飞机几周后天舟一号飞机几周后再次变轨进入预定圆轨道，并与再次变轨进入预定圆轨道，并与“天宫二

15、号交会对天宫二号交会对接，如下图。接，如下图。“天舟一号在预定圆轨道上飞行天舟一号在预定圆轨道上飞行n圈所用圈所用时间为时间为t，引力常量为，引力常量为G，地球半径为，地球半径为R。那么以下说法。那么以下说法正确的选项是正确的选项是图图155答案答案AC考点四宇宙多星模型考点四宇宙多星模型2三星、四星问题的处理方法三星、四星问题的处理方法(1)各星运动的周期一样、角速度一样。各星运动的周期一样、角速度一样。(2)每个星受其他星的合力提供该星运动的向心力。每个星受其他星的合力提供该星运动的向心力。例例3在天体运动中，将两颗彼此相距较近的恒星在天体运动中，将两颗彼此相距较近的恒星称为双星。它们在相

16、互的万有引力作用下间距保持不称为双星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。如果变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。如果双星间距为双星间距为L，质量分别为，质量分别为M1和和M2，试计算：，试计算：(1)各星的轨道半径；各星的轨道半径；(2)各星的线速度。各星的线速度。审题探究审题探究(1)两颗星做圆周运动的向心力由什么力提供？大小两颗星做圆周运动的向心力由什么力提供？大小是多少？是多少？(2)两颗星和圆心的位置有什么关系，才能保证它们两颗星和圆心的位置有什么关系，才能保证它们所受外力的方向指向圆心？所受外力的方向指向圆心？规律总结规律总结1双

17、星系统中，星体的轨道半径与质量成反比。地双星系统中，星体的轨道半径与质量成反比。地月系统可以看成双星系统，但由于地球的质量较大，故月系统可以看成双星系统，但由于地球的质量较大，故其绕行半径较小，所以人们看到的是月球绕地球做匀速其绕行半径较小，所以人们看到的是月球绕地球做匀速圆周运动。圆周运动。2无论是双星系统、三星系统还是四星系统，分析无论是双星系统、三星系统还是四星系统，分析的关键是求解每个星体所受外力的合力以及其运动的轨的关键是求解每个星体所受外力的合力以及其运动的轨道半径。道半径。【题组训练】【题组训练】1(三星系统三星系统)宇宙间存在一些离其他恒星较远的三宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图星系统，其中有一种三星系统如图156所示，三颗所示，三颗质量均为质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为长为L，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为做匀速圆周运动，引力常量为G，以下说法正确的选