天体运动 高三一轮复习

1、48级高三物理一轮复习学案 预习案6.1 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（级要求）环绕速度 （级要求）第二、第三宇宙速度 （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。由可得 由可得 由可得： 由可得：4、根据万有引力定律，在地球表面，对于质量为m的物体有：G ，得黄金代换： 。5、同步卫星的特点：【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

2、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FG，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Br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m1、m2是否相等无关图6D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

3、二号”卫星与“嫦娥一号”卫星绕月运行相比，下列判断正确的是 ()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4、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 B C D【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在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是（ ）A地球对一颗卫星的引力大小为B一颗卫星对地球的引力大小为C两颗卫星之间的引力大小为D三颗卫星对地球引力的合力大小为二、稳定圆轨道上的环绕模型例2、 人造卫星以地

4、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m1m2=12,轨道半径之比R1R2=31，下列正确的是（ ）A.周期之比T1T2=31 B.线速度之比v1v2=31C.向心力之比F1F2=19 D.向心加速度之比a1a2=19三、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200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟。已知引力常量G6.671011 Nm2/kg

5、2，月球的半径为1.74103 km。利用以上数据估算月球的质量约为（ ）A8.11010 kg B7.41013 kg C5.41019 kg D7.41022 kg四、三种环绕模型同步卫星、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T1、T2、T3，线速率分别为v1、v2、v3，角速度分别为1、2、3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则（ ）A. T1T2T3 B. v1v323 D. a1a3T2T3 B. v1v323 D. a1a3a2图4类4、如图4所示，同步

6、卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心 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. B.()2C. D. 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O做匀速圆周运动。由此可知冥王星绕O点运动的A、 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

7、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AT BT C T D T 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ABCD48级高三物理一轮复习学案 预习案6.3 万有引力定律与天体运动 编制：谢秀杰 解华【知识梳理】1、第一宇宙速度（环绕）：v= 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。：如何计算某一未知天体的第一宇宙速度？

8、 2、第二宇宙速度（脱离）：v= 第三宇宙速度（逃逸）：v= 。3、离心运动与向心运动(1)本质：做圆周运动的物体，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F0时，物体沿_飞出；当Fmr2时，物体逐渐向_靠近，做_运动： 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一定等于7.9km/s B小于7.9km/s C一定大于7.9km/s D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

9、辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒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(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v1的关系是v2v1.已知某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度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 ()A. B. C. D.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

10、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（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（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

11、、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、(2013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Ep，其中G为引力常量，M为地球质量该卫星原来在半径为R1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

12、的热量为()AGMm() BGMm() C.() D.()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的高度分别为439km和2384km，则（ ）MN地球A.卫星在点的势能大于点的势能B.卫星在点的角速度大于点的角速度C.卫星在点的加速度大于点的加速度D.卫星在点的速度大于7.9km/s48级高三物理一轮复习学案 课堂案6.3 万有引力定律与天体运动 编制：谢秀杰 解华【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“

13、Glicsc581”运行的行星“Gl-581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0到40之间，质量是地球的6倍，直径是地球的1.5倍、公转周期为13个地球日。“Glicsc581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ）A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同 B如果人到了该行星，其体重是地球上的倍C该行星与“Glicsc581”的距离是日地距离的倍D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2、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

14、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“嫦娥二号”在轨道1的A点处应点火加速 B“嫦娥二号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大C“嫦娥二号”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D“嫦娥二号”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3、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r1慢慢变到r2，用EKl、EK2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则（ ）(A)r1r2，E

15、K1r2，EK1EK2 (C)r1EK2 (D)r1r2，EK1EK2【自主检测】1、人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动，也可以沿椭圆轨道绕地球运动对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，以下说法正确的是 ()A近地点速度一定等于7.9 km/sB远地点速度一定小于7.9 km/sC发射此卫星的速度一定大于7.9 km/sD近地点速度一定小于7.9 km/s2、（2013新课标） 2012年6曰18日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下面说法正确的是（ ）A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于

16、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P地球Q轨道1轨道23、（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，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是 （ ）A飞船变轨前后的机械能相等B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态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度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圆轨道运动的加速度4、（广东卷）12图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是( )A发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 D在绕月轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力5、2011年4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第八颗