高三物理复习第四章曲线运动万有引力与航天13万有引力与航天省公开课一等奖新课获奖课件

1/42基础自主梳理2/42基础自主梳理3/42基础自主梳理4/42基础自主梳理5/42基础自主梳理6/42基础自主梳理7/42基础自主梳理8/42关键点研析突破9/42关键点研析突破10/42关键点研析突破11/42关键点研析突破12/42关键点研析突破13/42关键点研析突破1.(·江苏卷)过去几千年来，人类对行星认识与研究仅限于太阳系内，行星“51pegb”发觉拉开了研究太阳系外行星序幕.“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1/20.该中心恒星与太阳质量比约为()A.1/10B.1C.5D.10解析：行星绕恒星做圆周运动，万有引力提供向心力GMm/r2=mr(2π/T)2,M=4π2r2/(GT2),该中心恒量质量与太阳质量之比M/M日=r3/r日3·T日2/T2=1.04，B项正确.答案：B14/42关键点研析突破2.(多项选择)(·黄冈市教学质检)已知地球半径为R，月球半径为r，地球与月球之间距离(两中心之间距离)为s.月球公转周期为T1，地球自转周期为T2，地球公转周期为T3，引力常量为G，由以上条件可知()A.地球质量为B.月球质量为C.地球密度为D.月球运动加速度为解析：设地球质量为M，月球质量为m，则月球绕地球公转时有GMm/s2=m(2π/T1)2s，可得M=，选项A正确；地球密度ρ=，选项C错误；已知月球绕地球公转，只能计算中心天体即地球质量，而无法计算月球质量，选项B错误；月球运动加速度a=(2π/T1)2s=4π2s/T12，选项D正确.答案：AD15/42关键点研析突破16/42关键点研析突破17/42关键点研析突破18/42关键点研析突破例2(多项选择)(·华中师大附中三月教学抽样检验)在完成各项既定任务后，“神舟九号”飞船于年6月29日10时许返回地面，主着陆场位于内蒙古四子王旗地域.如图所表示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上一点，M为轨道Ⅰ上另一点，关于“神舟九号”运动，以下说法中正确有()A.飞船在轨道Ⅱ上经过P速度小于经过Q速度B.飞船在轨道Ⅱ上经过P速度小于在轨道Ⅰ上经过M速度C.飞船在轨道Ⅱ上运动周期大于在轨道Ⅰ上运动周期D.飞船在轨道Ⅱ上经过P加速度小于在轨道Ⅰ上经过M加速度19/42关键点研析突破解析：轨道Ⅱ为椭圆轨道，依据开普勒第二定律，飞船与地球连线在相等时间内扫过面积相等，可知近地点速度大于远地点速度，故A项正确;飞船在P点从轨道Ⅰ变换到轨道Ⅱ时，需主动减小速度，使所需向心力小于此时万有引力，做近心运动，故B项正确;依据开普勒第三定律，飞船在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上满足a3/TⅡ2=r3/TⅠ2，且轨道Ⅰ半径r大于轨道Ⅱ半长轴a，所以TⅡ<TⅠ，C项错误;不论在轨道Ⅰ上还是在轨道Ⅱ上，M点和P点到地心距离都相等，飞船受到万有引力相等，由牛顿第二定律可知向心加速度相等，故D项错误．答案：AB思维导引①卫星在圆形轨道Ⅰ上飞行向心力是什么力提供？其线速度和周期怎样计算？②卫星从P点到Q点椭圆运动周期与什么相关？③由Ⅰ轨道进入Ⅱ轨道是做离心运动还是向心运动？20/42关键点研析突破21/42关键点研析突破3.(·福建卷)如图,若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则()解析：由万有引力提供向心力得GMm/r2=mv2/r，得v=，所以，A项正确.答案：A22/42关键点研析突破4.(·山东卷)如图，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处于该点物体在地球和月球引力共同作用下，可与月球一起以相同周期绕地球运动.据此，科学家构想在拉格朗日点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大小，a3表示地球同时卫星向心加速度大小.以下判断正确是()A.a2>a3>a1B.a2>a1>a3C.a3>a1>a2D.a3>a2>a1解析：空间站与月球周期相同，绕地球运动半径r1<r2，由a=(2π/T)2r可得a1<a2；同时卫星与月球属于地球卫星r3<r2，由a=GM/r2可得a3>a2，故D项正确．答案：D23/42关键点研析突破关键点三24/42关键点研析突破25/42关键点研析突破26/42关键点研析突破27/42关键点研析突破例3(·安徽卷)由三颗星体组成系统，忽略其它星体对它们作用，存在着一个运动形式：三颗星体在相互之间万有引力作用下，分别位于等边三角形三个顶点上，绕某一共同圆心O在三角形所在平面内做相同角速度圆周运动(图示为A、B、C三颗星体质量不相同时普通情况).若A星体质量为2m，B、C两星体质量均为m，三角形边长为a，求：(1)A星体所受协力大小FA；(2)B星体所受协力大小FB；(3)C星体轨道半径RC；(4)三星体做圆周运动周期T.28/42关键点研析突破解析：(1)由万有引力定律，A星体所受B、C星体引力大小为FBA=GmAmBr2=G2m2a2=FCA,方向如图则协力大小为FA=2

3Gm2/a229/4230/42关键点研析突破5.(多项选择)(·黄冈中学培优训练)宇宙间存在一些离其它恒星较远三星系统，其中有一个三星系统如图所表示．三颗质量均为m星位于等边三角形三个顶点，三角形边长为及，忽略其它星体对它们引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，万有引力常量为G，则()A．每颗星做圆周运动线速度为GmRB.每颗星做圆周运动角速度为3GmR3C.每颗星做圆周运动周期为2πR33GmD.每颗星做圆周运动加速度与三星质量无关31/42解析：对三星系统中任一颗星来说都有：Gm2R2×2cos30°=mv2r=mrω2=m2πT2r=ma.而r=R2cos30°,所以v=GmR,ω=3GmR3.T=2πR33Gm,a=3GmR2.所以A、B、C三项正确，D项错误.答案：ABC32/42速效提升训练6.两靠得较近天体组成系统称为双星，它们以二者连线上某点为圆心做匀速圆周运动，因而不至于因为引力作用而吸引在一起.设两天体质量分别为m1和m2，则它们轨道半径之比Rm1∶Rm2=______；速度之比vm1∶vm2=_______.：设双星问距离为L，运动时半径分别为Rm1和Rm2，两星球角速度相同为ω，则由万有引力提供向心力可得Gm1m2L2=m1ω2Rm1,同理Gm1m2L2=m2ω2Rm2，两式联立，可得Rm1∶Rm2=m2∶m1，速度v=ωR，得速度之比vm1∶vm2=Rm1∶Rm2=m2∶m1.：m2∶m1；m2∶m1解析：答案：33/421.(·重庆卷)宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空讲课，演示了一些完全失重状态下物理现象.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，则飞船所在处重力加速度大小为()A.0B.GM(R+h)2C.GMm(R+h)2D.GMh2解析：由GMm(R+h)2=mg可得距地面高为h处重力加速度g′=GM(R+h)2，故B正确.答案：B34/42速效提升训练35/42速效提升训练3.(多项选择)(·海口一中二模)如图所表示，是中国月球探测工程形象标志，它以中国书法笔触，抽象地勾勒出一轮明月，一双脚印踏在其上，象征着月球探测终极梦想.若已知月球质量为M，半径为R，万有引力常量为G0，以下畅想可能是()A.在月球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升最大高度为B.在月球上发射一颗绕它运行卫星最小周期为C.在月球上发射一颗绕它运行卫星最小发射速度为D.在月球上荡秋千，将人视为质点、秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°，若秋千经过最低位置速度为v0，人能上升最大高度是36/42解析：月球表面重力加速度g=G0MR2，则竖直上抛最大高度h=v022g=R2v022G0M，A项正确；依据G0Mmr2=m2πT2r得T=4π2r3G0M，可知当r=R时周期最小，即Tmin=4π2R3G0M=2πRRG0M，B项错误；由G0MmR2=mv2R得v=G0MR，故最小发射速度应为v=G0MR=gR，C项错误，由机械能守恒定律知D项正确．答案：AD解析：37/42速效提升训练38/4239/42速效提升训练40/42速效提升训练6.按照我国月球探测活动计划，在第一步“绕月”工程