天体运动高三一轮复习

1、48级高三物理一轮复习学案一一预习案§万有引力定律与天体运动（第一课时）编制：谢秀杰解华【考纲要求】万有引力定律及其应用（II级要求）环绕速度（II级要求）第二、第三宇宙速度（I级要求）【知识梳理】1、请你复述开普勒三定律的内容。2、请你复述万有引力定律内容，规律的适用条件表达式：。3、模型：正常运行情况下的天体运动可看成是，其向心力由提供。由GMm=m巴可得v二r2r小Mm由G=mw2r可得wr2知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足（）A.GMB.GMc.GMD.GM4nr3T2【典型例题】一、万有引力定律的应用例1、如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布

2、在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为Ro下列说法正确的是（）A.地球对一颗卫星的引力大小为GMm(r-R)2GMmB.颗卫星对地球的引力大小为一r2Mm由Gr2'2兀)2=mIT丿r可得:.由GMm=ma向"向4、根据万有引力定律，在地球表面，对于质量为m的物体有：GR=_,得黄金代换地5、同步卫星的特点：Gm2C. 两颗卫星之间的引力大小为-3r23GMmD. 三颗卫星对地球引力的合力大小为一r2【预习检测】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

3、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阳连线扫过的面积2、对万有引力定律的表达式卩=眾，下列说法正确的是（）A. 公式中G为常量，没有单位，是人为规定的B. r趋向于零时，万有引力趋近于无穷大C. 两物体之间的万有引力总是大小相等，与m、m2是否相等无关D. 两个物体间的万有引力总是大小相等，方向相反的，是一对平衡力.3、2010年10月1日我国成功发射“嫦娥二号”绕月卫星，绕月运行高度为100公里.2007年10月24日发射的“嫦娥一号”绕月运行高度为200公里，如图6所示.“嫦娥二号”卫星与“嫦娥一号”卫星绕月运行相比，下列判断正确

4、的是（）-A.周期小，线速度大B.周期大，加速度小C.线速度大，加速度小D.角速度大，线速度大图64、设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视为r的圆。已二、稳定圆轨道上的环绕模型例2、人造卫星以地心为圆心，作匀速圆周运动，下列说法正确的是：（）A、半径越大，环绕速度越小，周期越大B、半径越大，环绕速度越大，周期越小C、卫星的向心加速度与它的质量有关D、卫星的向心加速度与卫星的质量、半径均无关例3、两颗人造地球卫星质量之比m:m=1：2,轨道半径之比R:R=3：1，下列正确的是（）1212A.周期之比T:T=3：1B.线速度之比v:v二3：11212C.向心力之比F：F二1：9D.向

5、心加速度之比a:a=1：91212三、天体质量和密度的计算例4、“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟。已知引力常量G=X10-11Nm2/kg2，月球的半径为X103km。利用以上数据估算月球的质量约为（）A.X1010kgB.X1013kgC.X1019kgD.X1022kg四、三种环绕模型一一同步卫星、近地卫星、赤道上随地球自转的物体例5、如图所示，地球赤道上的山丘e，近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q的圆周运动周期分别为T、T、12T，线速率分别为V、V”、V，角速度分别为3

6、、32、3，向心加速度分别为a、31231231a、a，则（）23A.T>T>T123B.V<V<VC.3>3>313212348级高三物理一轮复习学案D.a1<a3<a2课堂案2§万有引力定律与天体运动编制：谢秀杰解华【变式训练】类1、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,并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）A. 太阳对各小行星的引力相同B. 各小行星绕太阳运动的周期均小于一年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加速度值D. 小行星带内个小行星圆周运动的线速度值大

7、于地球公转葩特腮图的线速度值类2、一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T,速度为v，引力常量为G,）3TA.恒星的质量为72兀GvTC.行星运动的轨道半径为二B.行星的质量为4兀2V3GT22nvD.行星运动的加速度为类3、天文学家新发现了太阳系外的一颗行星，这颗行星的体积是地球的倍,质量是地球的25倍.已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为小时，引力常量G=X10-nNm2/kg2，由此估算该行星的平均密度约为（）A.X103kg/m3B.X103kg/m3C.X104kg/m3D.X104kg/m3类4、如图4所示，同步卫星与地心的距离为r,运行速率为匕，向心加速度为aj地球

8、赤道上的地球半径为R,则下列比值正确的是物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,（）r=R=(R)2自主检测】1、关于环绕地球卫星的运动，下列说法正确的是A. 分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B. 沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C. 在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D. 沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合2、我国发射的“天宫一号”和“神州八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神州八号”的运行轨道高度为343km.它们的运行轨道均视为圆周，则（）A.“天宫一号

9、”比“神州八号”速度大C.“天宫一号”比“神州八号”角速度大氏“天宫一号”比“神州八号”周期长D.“天宫一号”比“神州八号”加速度大3、2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的（）A. 线速度大于地球的线速度B. 向心加速度大于地球的向心加速度C. 向心力仅由太阳的引力提供D. 向心力仅由地球的引力提供4、一物体静置在平均密度为P的球形天体表面的赤道上，已知万有引力常量为G,若由于天体自转使物体对天体

10、表面压力恰好为零，则天体自转周期为B.PC.5、2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为RR2,线速度大小分别为vv、v。则一1等于（）12V26、一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，加入该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原1来的4，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（）A.向心加速度大小之比为4:1氏角速度大小之比为2:1C.周期之比为1:8D.轨道半径之比为1:27、2011年4月10日，

11、我国成功发射第8颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统将包含多可地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗星的同步卫星和眈导航的轨道半径分别为r和竹，向心加速度分别为巴和a，则R:R二。a:a二（可用根式表示）121248级高三物理一轮复习学案预习案及课堂案I8【预习检测】A.B.TC.TD.T1、宇宙飞船正在离地面高h二R的轨道上做匀速圆周运动，飞船内一弹簧秤下悬挂一质量为m地的重物，g为地面处重力加速度，则弹簧秤的读数为（）11B.mg242、宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动而不至

12、因万有引力的作用吸引到一起.试证明它们的轨道半径之比、线速度之比都等于质量的反比.【典型例题】一、关于重力加速度例1、假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳类3、火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期片，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为T2，火星质量与地球质量之比为P，火星半径与地球半径之比为q，则T1与T2之比为（）A.話pq3【自主检测】B.C.D.对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为4d-dA.1-R£dCF）2二、双

13、星模型例2、冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7：1,同时绕它们连线上某点0做匀速圆周运动。由此可知冥王星绕0点运动的1、一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v°假设宇航员在该行星表面上B.D.1+R(R、()2Rd用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N°，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为mv2mv4Nv2Nv4A.B.C.D.GNGNGmGmA. 轨道半径约为卡戎的1/7B. 角速度大小约为卡戎的1/7C. 线度大小约为卡戎的7倍D. 向心力小约为卡戎的7倍三、相关联的独立环绕模型例3、如图3，甲、乙两

14、颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动,下列说法正确的是（）A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小:：'髯；:孑I/C.甲的角速度比乙大D.甲的线速度比乙大【变式训练】类1、一物体在地球表面重16N，它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9N，则此火箭离开地球表面的距离是地球半径的（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍类2、双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期2、为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国于2011年10月发射了第一颗火星探测器“萤火一号”.假设探测器在离火星表面高度分别为h和h2的

15、圆轨道上运动时，周期分别为T和T2.火星1212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G.仅利用以上数据，可以计算出（）A. 火星的密度和火星表面的重力加速度B. 火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C. 火星的半径和“萤火一号”的质量D.火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力3、1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16km.若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的嘶行星密度与地瑚目同1g知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为（）4°°A.400g4

16、00gC.20g讨gC.20gD-20g相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两48级高三物理一轮复习学案预习案及课堂案I星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为C.(（栋梁版）N+If)2ND.(-N13)2四、三种环绕模型一同步卫星、近地卫星、赤道上随地球自转的物体例5、如图所示，地球赤道上的山丘e,近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q的圆周运动周期分别为TjT?、T3，线速率分别为v2、v3，角速度

17、分别为巴、叫、33,向心加速度分别为a；瞬丿忆3I23I23I-a、a，则（）23B.v<v<vC.3>3>3D.a<a<a132123132同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v，向心加速度为a；地球赤道上的11加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R，则下列比值正确的是A. T>T>T123类4、如图4所示，物体随地球自转的向心（）=（R）2r=Rr=R二、双星模型例2、冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7：1,同时绕它们连线上某点0做匀速圆周运动。由此可知冥王星绕0点运动的A、轨道半径约为卡戎的1/7B、角速度大小约为

18、卡戎的1/7C、线度大小约为卡戎的7倍D、向心力小约为卡戎的7倍类2、双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为三、追击问题21.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，如题21图所示。该行星与地球的公转半径比为A.(N+1、2)3NB.(2)348级高三物理一轮复习学案§万有

19、引力定律与天体运动预习案编制：谢秀杰解华【知识梳理】1、第一宇宙速度（环绕）：v二可理解成：是发射卫星进入最低轨道所必须具有的发射速度.是卫星进入轨道正常运转的环绕速度。（2）运载火箭应最终朝什么方向发送（供选方向：东、西、南、北）简述选择理由.（3）今要在该中心发射一颗质量为m的同步卫星，已知万有引力常量为G、地球的半径为R、地球的质量为M.若要求出同步卫星离地面的高度，除了以上已知量外还要根据常识知道地球的什么物理量，并用这些量求出该高度10思考：如何计算某一未知天体的第一宇宙速度2、第二宇宙速度（脱离）：v二第三宇宙速度（逃逸）：v二。3、离心运动与向心运动（1）本质：做圆周运动的物体，

20、由于本身的惯性，总有沿着飞出去的倾向.（2）受力特点（如图所示） 当F=时，物体做匀速圆周运动； 当F=0时，物体沿飞出； 当F<时,物体逐渐远离圆心,F为实际提供的向心力. 当F>mr3时，物体逐渐向靠近，做运动.'思考:1.物体做离心运动是因为受到离心力的缘故吗2.物体做离心运动时是沿半径方向远离圆心吗【预习检测】1、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其实际运行速率是：（）A. 定等于7.9km/sB小于7.9km/sC.定大于7.9km/sD.介于7.9km/s11.2km/s2、（2013上海）小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒

21、星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后，小行星运动的（A）半径变大（B）速率变大三、变轨问题例3、发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3,轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（）A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。B. 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。C. 卫星在轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度。D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。例4、（2

22、013安徽）质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为E=,r其中G为引力常量，M为地球质量.该卫星原来在半径为兀的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2,此过程中因摩擦而产生的热量为（）11111111A.GMm（RR）B.GMm（RR）（RR）（RR）21122112三、椭圆轨道例5、（10山东）1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点的和远地点的N的高度分别为439km和2384km，则（）B.48级

23、高三物理一轮复习学案课堂案（C）角速度变大（D）加速度变大【典型例题】一、宇宙速度例1、星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度.星球的第二宇宙速度v2与其第一宇宙速度v的关系是v2=2v已知某星球的半径为r,表面的重力加速度为地球表212*1面重力加速度g的1/6,不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（）gr二、卫星发射例2、载人航天飞行已成为人类探索太空的重要手段。由于地球在不断的自转，因而在发射宇宙飞船或卫星时，可以利用地球的自转以尽量减少发射人造飞船或卫星运行时火箭所需的燃料，为此，国际社会目前正准备在最理想的地点建立一个联合发射中心.A. 卫星在M点的势

24、能大于N点的势能B. 卫星在M点的角速度大于N点的角速度C. 卫星在M点的加速度大于N点的加速度D. 卫星在N点的速度大于7.9km/s§万有引力定律与天体运动编制：谢秀杰解华（1）这个发射中心应建在何处（供选地点：两极、赤道、纬度45。处）简述选择理由.【变式训练】1、（2013四川）太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Glicsc581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0°C到40°C之间，质量是地球的6倍，直径是地球的倍、公转周期为13个地球日“Glicsc581”的质量是太阳质量的倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体,

25、绕其中心天体做匀速圆周运动，则（）A.B.在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同如果人到了该行星，其体重是地球上的23倍C.该行星与“Glicsc581”的距离是日地距离的*365倍365D.由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短2010年10月26日21时27分，北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星实施了降轨控制,约18分钟后，卫星成功进入了远月点100公里、近月点15公里的试验轨道，为在月球虹湾区拍摄图像做好准备.如图为“嫦娥二号”某次在近地点A由轨道1变轨为轨道2的示意图,下列说法中正确的是（）A.2、A.B.C.D.3、“嫦娥二号”“嫦娥二号”

26、“嫦娥二号”“嫦娥二号”在轨道1的A点处应点火加速在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大在轨道1的B点处的机械能比在轨道2的C点处的机械能大B.某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆.由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从叮慢慢变到°用礼、Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则（r<r,E<E（b）r>r,E<E（c）r<r,E>E12K1K212K1K212K1K2(D)r1>r2,EK1>EK2A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加C.如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用3、（09山东）2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入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343千米处点火加速，由椭圆轨道变成