2013年高考广西物理二轮复习第1部分专题2第2讲万有引力与航天

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2013届高三总复习课件(第1轮)物理(广西专版)课件：4.4万有引力定律及其应用

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星体表面的物体和围绕星球做匀
速圆周运动的物体两者的临界状态分析.
•
对星球赤道附近的物体，恰
能做匀速圆周运动的条件是万有引力等于
向心力，即G
Mm R2
4π2 m T2
R
•
又因为M ·4 πR3， T 故
3
，整理T 得2 π
3π . G
R3 ， GM
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变式练习2
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考虑中子星赤道的一小块物
• 此法利用了在地表的物体万有引力近似等于物体的重力，即GMRm2 mgmvR其2，中得到的
GM=gR2很有用，俗称“黄金代换”.
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4.近地卫星：沿半径约为地球半径
的轨道运行的地球卫星，其发射速度与环
绕速度相等，均等于第一宇宙速度.
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5.地球同步卫星
•
(1)特征：相对于地面静止，只能
引力常量，大小为G=6.67×10-
11N·m2/kg2.
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3.公式的适用条件：适用于质点
间的相互作用.当两物体的距离远远大
于物体本身的大小时，物体可视为质
点.对均匀球体，都可视为质点，且r为两球心间的距离.
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4.重力和万有引力：重力由万有
引力产生，由于地球的自转，重力是
万有引力的一个分力.在地球表面附近，可粗略认为重力等于万有引力.
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(
)
BC
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A.飞船变轨前后的机械能相等

2013年高考物理总复习重点精品课件：万有引力与航天(人教版)

[自主解答] 岩石颗粒绕土星做匀速圆周运动，由牛顿第二定律和万有引力定律得 v2 Mm M (1)G 2 ＝m ，所以 v＝ G r r r 则岩石颗粒 A 和 B 的线速度之比为 M M vA：vB＝ G ： G ＝ rB： rA＝ 3∶ 2 rA rB Mm 2π 2 4π2r3 (2)G 2 ＝mr( ) ，所以 T＝ r T GM 则岩石颗粒 A 和 B 的周期之比为 TA：TB＝ r3 ∶ r3 ＝2 2∶3 3 A B Mm (3)F 万＝G 2 ＝G 重 r M地· m 由题意可得：10＝G 6.4×1062 M土· m M土 0．38＝G ，解得＝95 3.2×1082 M地即土星质量是地球质量的 95 倍．
解析：接照爱因斯坦狭义相对论观点，物体的质量随速度的增加 m0 而增加，其具体关系为 m＝，通常情况下我们在日常生活中 v2 1－ 2 c 所观察到的物体速度 v≪c，所以 m＝m0，即质量随速度的变化极其微小，故正确答案选 B.
答案：B
4．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道．以下判断正确的是 ( ) A．甲的周期大于乙的周期
二、三种宇宙速度 1．第一宇宙速度(环绕速度)：v1＝ 7.9km/s ，是人造地球卫星的最小发射速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大速度．
2．第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝ 11.2km/s ，是使物体挣脱地球引
力束缚的最小发射速度． 3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝ 16.7km/s ，是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
[答案] (1) 3∶ 2
(2)2 2∶3 3
(3)95 倍
2．已知地球质量为 M，半径为 R，自转周期为 T，地球同步卫星质量为 m，引力常量为 G.有关同步卫星，下列表述正确的是( 3 GMT2 A．卫星距地面的高度为 4π2 )

高考物理二轮复习备课资料专题三力与曲线运动第2讲万有引力与航天

据以上信息可求出( BD )
A.“嫦娥四号”绕月运行的速度为 r2g R
B.月球的质量为 gR2 g
C.月球的平均密度为 3π GT 2
D.月球的平均密度为 3πr3 GT 2R3
解析:月球表面任意一物体重力等于万有引力 G Mm =mg,则有 GM=gR2,“嫦娥四号”绕 R2
月运行时,万有引力提供向心力 G Mm =m v2 ,解得 v= GM ,联立解得 v= gR2 ,选项
第2讲万有引力与航天
整合突破实战
整合网络要点重温
【网络构建】
【要点重温】
1.两条基本思路之一:重力由万有引力产生.
(1)不考虑自转时,星球表面附近有 G Mm = mg ,其中 g 为星球表面的重力加速度.
R2
①可得到黄金代换式 GM =gR2;
②根据自由落体、竖直上抛、平抛运动等知识计算出星球表面的重力加速度g ,再由
A.“嫦娥一号”在绕月工作轨道上绕行的周期为 2π R g
B.由题目条件可知月球的平均密度为 3g 4πGR
C.“嫦娥一号”在绕月工作轨道上绕行的速度为 g R h
D.在“嫦娥一号”的工作轨道处的重力加速度为( R )2g Rh
〚审题突破〛
解析:根据万有引力提供向心力,即 GMm =m v2 =m 4π2 r,解得 v= GM ,T=2π r3 ,
r2
T2
GT 2
中心天体表面做匀速圆周运动,轨道半径 r=R,则ρ= M = 3π . 4πR3 GT 2 3
【典例 1】 (2017·山东泰安质检)(多选)我国将在 2018 年发射“嫦娥四号”,它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星.已知月球的半径为 R,月球表面的重力加速度为 g,引力常量为 G,“嫦娥四号”离月球中心的距离为 r,绕月周期为 T.根

2013年全国各地高考招生物理试题汇编--万有引力与航天(2)

4(2013 四川卷 )．迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适合人类居住，绕恒星“Gliese581”运转的行星 “G1- 58lc ”却很值得我们期望。

该行星的温度在O o C 到 40o C 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。

“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31 倍。

设该行星与地球均视为质量散布平均的球体，绕此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同样 B ．假如人到了该行星，其体重是地球上的22倍3C ．该行星与 “Gliese581”的距离是日地距离的13 倍365D ．因为该行星公转速率比地球大，地球上的米尺假如被带上该行星，其长度必定会变短答案： B18(2013 全国卷纲领版 )．“嫦娥一” 是我国初次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为 200km的圆形轨道上运转，运转周期为127 分钟。

已知引力常量 G=6.67× 10-11N · m 2/kg 2，月球半径约为 1.74× 103km 。

利用以上数据估量月球的质量约为（）1013A ． 8.1×10 kgB ．7.4× 10 kgC ． 5.4× 1019 kgD ． 7.4× 1022 kg答案： D5 (2013 海南卷 )．“北斗 ”卫星屏声气气定位系统由地球静止轨道卫星（同步卫星）、中轨道卫星和倾斜同步卫星构成。

地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运转，它们距地面的高度分别约为地球半径的 6 倍和 3.4 倍，以下说法中正确的选项是A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2 倍B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的 2 倍C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的 1/7D ．静止轨道卫星的向心加快度大小约为中轨道卫星的1/7答案： A17(2013 安徽高考 )．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 pGMmR 1 的轨道上绕地，此中 G 为引力常量， M 为地球质量。

高中物理《二轮专题万有引力与航空航天》优质教学课件

10.(2014· 新课标全国卷Ⅰ ) 太阳系各行星几乎在同一平面内
沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星
和太阳之间 , 且三者几乎排成一条直线的现象 , 天文学称为
“行星冲日”。据报道 ,2014 年各行星冲日时间分别是 1 月 6
日木星冲日 ;4 月 9 日火星冲日 ;5 月 11 日土星冲日 ;8 月 29 日
法中正确的是
AB
A ．经
后，两卫星相距最近
B ．经
后，两卫星相距最
C．经
远后，两卫星相距
D ．经
最近后，两卫星相
距最远
二、重力加速度的计
（ 4. 16. 17. ）
算
4. （ 2012·新课标全国卷 ·T21 ）假设地球是一
半径为 R 、质量分布均匀的球体 . 一矿井深度
为已知d. 质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为 .
够在地球内部移动）的用 F 表示，则图乙所
在示
x 轴上各的四个 F
位置受到
随 x 的变A
化正
是
三、中心天体质量和密度的估算
（ 6.11. 13. 14. ）
6. (2013·大纲版全国卷 )“ 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
算 3. （ 2012· 江苏物理 ·T8 ） 2011 年 8 月 ,“ 嫦娥二号”成
功进入了环绕“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
和地球连线的延长线上 , 一飞行器处于该点 , 在几乎不消耗燃

(新课标卷)高考物理二轮复习极限突破万有引力定律与航天

2013年高考二轮复习极限突破万有引力定律与航天1.a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P,b,d在同一个圆轨道上，b、c轨道位于同一平面.某时刻四颗人造卫星的运行方向及位置如图所示.下列说法中正确的是A. a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B. b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C. a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度D. a、c存在相撞危险2．格林尼治时间2012年2月24日22时15分，MUOS—1卫星从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空.据路透社报道，MUOS系统搭建完毕后，美军通信能力可望增强10倍，不仅能够实现超髙频卫星通信，还可同时传输音频、视频和数据资料.若卫星在发射升空的过程中总质量不变，则下列有关该通信卫星的说法正确的是A．卫星在向上发射升空的过程中其重力势能逐渐变大B．当卫星到达它的运行轨道时，其内的物体将不受重力的作用C．该卫星的发射速度应不小于11.2 km/sD．当卫星到达它的的运行轨道（视为圆形）时，其线速度必大于7.9 km/s3．质量为m 的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r ，线速度为v ，加速度为a ，周期为T ，动能为E k 。

下列关系正确的是（）A ．1v r ∝B ．1a r∝ C ．23T r ∝ D ．1K E r ∝4． 2005年，美国发射了一个探测器，叫“深度撞击”，它的任务是跟一个彗星相遇，并把携带的将近400千克的重锤发出去撞击彗星，进而研究彗星被撞击之后的结构。

把彗星和地球绕太阳的运行进行简化，如图所示，椭圆轨道Ⅰ为彗星的运行轨道，圆轨道Ⅱ为地球的运行轨道。

下列说法正确的是A ．彗星在b 点速度大于a 点速度B ．彗星在b 、c 两点时的速度与地球绕太阳运行的速度大小相等C ．彗星在a 点时加速度值比地球绕太阳运行的加速度值大D ．彗星在b 、c 两点时的加速度值比地球绕太阳运行的加速度值大5. 2012年10月25日，我国第16颗北斗导航卫星升空，北斗卫星导航系统是继美GPS和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

2013年高考课堂新坐标物理二轮复习广西专用-目录

专题八物理实验
第1讲力学实验第2讲电学实验专题过关测评（八）

第二部分考前增分技巧
第1讲选择题解答技巧第2讲计算题解题策略第3讲实验题型解题技巧第4讲高考中的图象问题第5讲考前归纳与反思第6讲考场策略广西高考命题研究专家原创卷（一）广西高考命题研究专家原创卷（二） 2012·南宁市、玉林市高三年级联合考试 2012·广西桂林市、崇左市、百色市、防城港市高三联合调研考试
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第1讲功功率动能定理高考冲关第5练第2讲能量转化和守恒高考冲关第6练第3讲动量定理、动量守恒定律的综合应用高考冲关第7练专题过关测评（三）
专题四振动波动热学
第1讲振动波动高考冲关第8练第2讲分子动理论热力学定律高考冲关第9练专题过关测评（四）
专题五电场和磁场
第1讲带电粒子在电场中的运动高考冲关第10练第2讲带电粒子在磁场和复合场中的运动高考冲关第11练专题过关测评（五）
专题六电路与电磁感应
第1讲直流电路与交流电路高考冲关第12练第2讲电磁感应高考冲关第13练专题过关测评（六）
专题七光学近代物理初步
第1讲几何光学和物理光学高考冲关第14练第2讲光电效应能级核能高考冲关第15练专题过关测评（七）
物理 ·广西专用
第一部分专题讲练突破专题一力与直线运动
第1讲力与物体的平衡高考冲关第1练第2讲直线运动与牛顿运动定律高考冲关第2练专题过关测评（一）
专题二曲线运动、万有引力定律
第1讲力与曲线运动高考冲关第3练第2讲万有引力与航天高考冲关第4练专题过关测评（二）
专题三动量和能量的综合应用

2013年高考课堂新坐标物理二轮复习广西专用-第1部分题讲004

例
力定律有
析
GMr地2m＝m4Tπ212r 得：M地＝4GπT2r213.
【答案】见解析
辨
求解天体运动问题的思路
误
区
(1)在涉及星球做匀速圆周运动的问题时，先确定轨道平面、轨道 ·
易
半径，再应用万有引力提供向心力列方程：
GMm r2
＝ma＝m
v2 r
＝mω2r＝
错例析
m(
2π T
)2r(向心力的表达形式视条件和所求而定)——可称为“天上”公
转的运行速度，不能分析发射速度，因此高轨道卫星运行速度小，低轨道卫星易
错
运行速度大；发射高轨道卫星时由于需克服地球引力做较多的功，因而发射速例
析
度大，发射低轨道卫星时发射速度小．
4 正确理解第一宇宙速度
第一宇宙速度是卫星最小的发射速度，是卫星做圆周运动的最大运行速
度．
5 注意区分天体运动的轨道半径和中心天体的半径
析
GM R
，故v＜v1，B正
确．再根据GRM＋mH2
＝ma，向心力大小F＝G
Mm R＋H2
，C错误．根据G
Mm R2
＝mg，a＜
g，D正确．
【答案】 BD
辨
误
区
天体运动及卫星运动模型的核心问题
·
易
(1)解决该类问题要紧扣两个关键：一是紧扣一个物理模型：就是错
例
将天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动；二是紧扣一个物体做圆周析
3．估算中心天体的密度：已知环绕天体的周期T和轨道半径r，则ρ ＝G3Tπ2rR3 3，若r＝R，则ρ＝G3Tπ2.
辨
误
区
·
易

2013年高考广西物理二轮复习：高考冲关第4练万有引力与航天

一、选择题1．(2012·山东高考)2011年11月3日，“神舟八号”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“神舟九号”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R 1、R 2，线速度大小分别为v 1、v 2.则v 1v 2等于( )A.R 31R 32B. R 2R 1C.R 22R 21D.R 2R 1【解析】 “天宫一号”运行时所需的向心力由万有引力提供，根据G Mm R 2＝m v 2R 得线速度v ＝GMR ，所以v 1v 2＝R 2R 1，选项B 正确．【答案】 B2．(2011·北京高考)由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( )A ．质量可以不同B ．轨道半径可以不同C ．轨道平面可以不同D ．速率可以不同【解析】地球同步卫星的运动周期与地球的自转周期相同且与地球自转“同步”，所以它们的轨道平面都必须在赤道平面内，故C 项错误；由ω＝2πT ，mRω2＝G Mm R 2可得R ＝ 3GMT 24π2，由此可知所有地球同步卫星的轨道半径都相同，故B 项错误；由v ＝rω，ω＝2πT 可得v ＝R 2πT .可知所有地球同步卫星的运转速率都相同，故D 项错误；而卫星的质量不影响运转周期，故A 项正确．【答案】 A3．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4.7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1.4小时，引力常量G ＝6.67×10－11N·m 2/kg 2，由此估算该行星的平均密度约为( )A ．1.8×103 kg/m 3B ．5.6×103 kg/m 3C ．1.1×104 kg/m 3D ．2.9×104 kg/m 3【解析】近地卫星绕地球做圆周运动时，所受万有引力充当其做圆周运动的向心力，即：G Mm R 2＝m (2πT )2R ①，由密度、质量和体积关系有M ＝ρ43πR 3 ②，由①②两式得：ρ＝3πGT 2≈5.60×103 kg/m 3.由已知条件可知该行星密度是地球密度的25/4.7倍，即ρ＝5.60×103×254.7 kg /m 3＝2.9×104 kg/m 3，D 正确．【答案】 D4．(2011·天津高考)质量为m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动．已知月球质量为M ，月球半径为R ，月球表面重力加速度为g ，引力常量为G ，不考虑月球自转的影响，则航天器的( )A ．线速度v ＝GMRB ．角速度ω＝ gRC ．运行周期T ＝2πR gD ．向心加速度a ＝GMR 2【解析】对航天器：G MmR 2＝m v 2R ，v ＝ GM R，故A 正确；由mg ＝mω2R 得ω＝ g R ，故B 错误；由mg ＝m (2πT )2R 得T ＝2πR g ，故C 正确；由G Mm R 2＝ma 得a ＝GM R2，故D 错误．【答案】 AC5．一物体静置在平均密度为ρ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表面压力恰好为零，则天体自转周期为( )A ．(4π3Gρ)12B ．(34πGρ)12C ．(πGρ)12D ．(3πGρ)12【解析】随天体自转的物体，在天体表面的赤道上对天体表面的压力恰好为零时，GMmR 2＝mR (2πT )2，T 为天体自转的周期，天体的密度ρ＝M43πR 3，由以上两式求得T ＝3πGρ，故选D.【答案】 D6．(2011·浙江高考)为了探测X 星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r 1的圆轨道上运动，周期为T 1，总质量为m 1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r 2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m 2则( )A ．X 星球的质量为M ＝4π2r 31GT 21B ．X 星球表面的重力加速度为g X ＝4π2r 1T 21C ．登陆舱在r 1与r 2轨道上运动时的速度大小之比为v 1v 2＝m 1r 2m 2r 1 D ．登陆舱在半径为r 2轨道上做圆周运动的周期为T 2＝T 1 r 32r 31【解析】根据题意画出示意图，并标注字母条件(如图)由GMm 1r 21＝m 14π2T 21r 1①得M ＝4π2r 31GT 21，A 对；GMm 2r 22＝m 24π2T 22r 2② 比较①②两式得D 项正确；由GMmr 2＝m v 2r 得v ＝GM r 与m 1、m 2无关，C 错；因飞船的向心加速度为a ＝4π2T 21r 1，不等于X 星球表面的重力加速度g X ，故B 错．【答案】 AD 7.图2－2－4如图2－2－4所示，是美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道．若“卡西尼”号探测器在半径为R 的土星上空离土星表面高h 的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n 周飞行时间为t ，已知万有引力常量为G ，则下列关于土星质量M 和平均密度ρ的表达式正确的是( )A ．M ＝4π2(R ＋h )3Gt 2，ρ＝3π(R ＋h )3Gt 2R 3B ．M ＝4π2(R ＋h )2Gt 2，ρ＝3π(R ＋h )2Gt 2R 3C ．M ＝4π2t 2(R ＋h )3Gn 2，ρ＝3πt 2(R ＋h )3Gn 2R 3D ．M ＝4π2n 2(R ＋h )3Gt 2，ρ＝3πn 2(R ＋h )3Gt 2R 3【解析】设“卡西尼”号的质量为m ，土星的质量为M ，“卡西尼”号围绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，G Mm(R ＋h )2＝m (R ＋h )(2πT )2，其中T ＝tn ，解得M＝4π2n 2(R ＋h )3Gt 2.又土星体积V ＝43πR 3，所以ρ＝M V ＝3πn 2(R ＋h )3Gt 2R 3.【答案】 D 8.图2－2－5如图2－2－5所示，A 为静止于地球赤道上的物体，B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C 为绕地球做圆周运动的卫星，P 为B 、C 两卫星轨道的交点．已知A 、B 、C 绕地心运动的周期相同，下列说法中正确的是( )A ．物体A 和卫星C 具有相同大小的加速度B ．卫星C 的运行速度大于物体A 的速度C ．卫星B 在P 点的加速度与卫星C 在该点加速度大小不相等D ．若已知物体A 的周期和万有引力常量，可求出地球的平均密度【解析】由a ＝(2πT )2r 可知a A 小于a C ，A 错误；由v ＝2πT r 可知v C 大于v A ，B 正确；卫星在空中运行时，加速度是由万有引力产生的，由G m 地m r 2＝ma ，得a ＝G m 地r2，可知卫星B在P 点的加速度大小与卫星C 在该点加速度大小相等，C 错误；由于物体A 不是卫星，不能由G m 地m r 2＝m (2πT )2r 得出地球的平均密度，D 错误．【答案】 B9．(2011·新课标全国高考)卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送．如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105 km ，运行周期约为27天，地球半径约为6 400千米，无线电信号传播速度为3×108 m/s)( )A ．0.1 sB ．0.25 sC ．0.5 sD ．1 s【解析】根据GMm 同(R ＋h )2＝m 同(R ＋h )4π2T 2同，GMm 月r 2＝m 月r 4π2T 2月，结合已知数据，解得地球同步卫星距地面的高度h ≈3.6×107 m ，再根据电磁波的反射及直线传播得：2h ＝ct ，得t ≈0.24 s ，故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．【答案】 B 二、非选择题 10.图2－2－6“嫦娥二号”探月卫星在空中运动的简化示意图如图2－2－6所示．卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知卫星在停泊轨道和工作轨道的运行半径分别为r 1和r 2，地球半径为R 1，月球半径为R 2.地球表面重力加速度为g ，月球表面重力加速度为g6.则卫星在停泊轨道上运行的线速度为________；在工作轨道上运行的周期为________．【解析】卫星在停泊轨道上运行时：GM 地m r 21＝m v 2r 1，G M 地m R 21＝mg ，v ＝R 1gr 1；卫星在工作轨道上运行时：G M 月m r 22＝m 4π2T 2r 2，G M 月m R 22＝mg /6，T ＝2πr 2R 26r 2g .【答案】 R 1g r 1 2πr 2R 26r 2g11．(2012·柳州高中模拟)图2－2－7一组宇航员乘坐太空穿梭机S ，去修理位于离地球表面h ＝6.0×105 m 的圆形轨道上的太空望远镜H .机组人员使穿梭机S 进入与H 相同的轨道并关闭助推火箭，望远镜在穿梭机前方数千米处，如图2－2－7所示．已知地球半径为R ＝6.4×106 m ，地球表面重力加速度为g ＝9.8 m/s 2，第一宇宙速度为v ＝7.9 km/s. (1)穿梭机所在轨道上的向心加速度g ′为多少？ (2)计算穿梭机在轨道上的速率v ′；(3)穿梭机需先进入半径较小的轨道，才有较大的角速度追上望远镜．试判断穿梭机要进入较低轨道时应增加还是减小其原有速率，试说明理由．【解析】 (1)由mg ＝G Mm R 2，得地球表面的重力加速度为g ＝GMR 2，同理穿梭机所在轨道上的向心加速度为g ′＝GMr 2，联立以上两式并代入数据解得 g ′＝8.2 m/s 2. (2)由G MmR 2＝m v 2R ，可得第一宇宙速度v ＝GM R ，同理穿梭机在轨道上的速率 v ′＝GM r ，代入数据得v ′＝7.6 km/s.(3)应减速，由G Mmr 2＝m v ′2r 知穿梭机要进入较低轨道，必须有万有引力大于穿梭机做圆周运动所需的向心力，故当v ′减小时，m v ′2r 减小，则G Mmr 2＞m v ′2r.【答案】(1)8.2 m/s2(2)7.6 km/s(3)见解析。

高考物理真题分类解析专题万有引力与航天

2013高考物理分类解析专题五、万有引力与航天1.（2013全国新课标理综1第20题） 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【命题意图】本题考查万有引力定律、卫星的运动、第一宇宙速度、机械能、失重等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。

答案：BC解析：为实现对接，两者运行速度的大小都小于第一宇宙速度，选项A错误。

如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的机械能减小，天宫一号的轨道高度将缓慢降低，重力做功，动能可能会增加，选项BC正确。

航天员在天宫一号中处于失重状态，但是航天员仍受地球引力作用，选项D错误。

2.(2013高考江苏物理第1题)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答案：C解析：太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A错误。

由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行速度的大小变化，选项B错误。

根据开普勒行星运动定律可知，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，选项C正确。

相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D 错误。

3．（2013高考上海物理第9题）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星运动一周的过程中近似做圆周运动。

万有引力与航天第一节高中物理总复习详解演示文稿

作用重．力
运动的合成与分解．把平抛运动分解为水平方向的
的自由落体运动．
运动匀和速竖直方向
第5页，共35页。
•5．运动规律 • 以抛出点为坐标原点，水平初速度v0方向为x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图4－1－2所示的坐标系，则平抛运动规律如下表．
水平方向
vx＝v0 x＝ v0t .
核心要点突破
• 知识点二平抛运动 • 1．平抛运动的主要特点有哪些？
第13页，共35页。
• (2)物体由一定高度做平抛运动，其运动时间由下
落高度决定，与初速度无关，由公式y＝ gt2，可得t
＝
；落地点距抛出点的水平距离x＝v0t，由
水平速度和下落时间共同决定．
• (3)水平方向和竖直方向的两个分运动同时存在，互不影响，具有独立性．
第15页，共35页。
推论Ⅱ：做平抛(或类平抛)运动的物体，任意时刻的瞬时速度方向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点．
证明：如图4－1－5所示，设平抛物体的初速度为v0，从原点O到 A点的时间为t，A点坐标为(x，y)，B点坐标为(x′，0)，则x＝v0t ，y＝，
v⊥＝gt，又tan α＝
（1）等时性：合运动与分运动经历的时间相等，即合运动与分运动同时开始，同时结束.
（2）独立性：物体在任何一个方向的运动，都按其本身规律进行，不
会因为其他方向的运动是否存在而受影响.（如河水流速变化不影响
渡河时间）（3）等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果.
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2．不同运动类型的分类分析
轨迹直线运动曲线运动
分类匀速直线运动匀变速直线运动非匀变速直线运动匀变速曲线运动非匀变速曲线运动

高考物理南宁力学知识点之万有引力与航天技巧及练习题含答案

高考物理南宁力学知识点之万有引力与航天技巧及练习题含答案一、选择题1．已知月球半径为R ，飞船在距月球表面高度为R 的圆轨道上绕月飞行，周期为T 。

万有引力常量为G ，则（）A ．月球质量为23216R GTπ B ．月球表面重力加速度为2232RT πC ．月球密度为23GT πD ．月球第一宇宙速度为22RTπ 2．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能增大为原来的4倍，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1∶4 B ．轨道半径之比为4∶1 C ．周期之比为4∶1 D ．角速度大小之比为1∶23．关于地球同步通讯卫星，下列说法中正确的是（）A ．它的轨道可以是椭圆B ．各国发射的这种卫星轨道半径都一样C ．它不一定在赤道上空运行D ．它运行的线速度一定大于第一宇宙速度4．图甲为“中星9A ”在定位过程中所进行的10次调整轨道的示意图，其中的三条轨道如图乙所示，曲线Ⅰ是最初发射的椭圆轨道，曲线Ⅱ是第5次调整后的椭圆轨道，曲线Ⅲ是第10次调整后的最终预定圆轨道；轨道Ⅰ与Ⅱ在近地点A 相切，轨道Ⅱ与Ⅲ在远地点B 相切。

卫星在变轨的过程中质量变化忽略不计，下列说法正确的是（）A ．卫星在轨道Ⅲ上运行的速度大于第一宇宙速度B ．卫星在轨道Ⅱ上经过B 点时的速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B 点时的速度C ．卫星在轨道Ⅰ上经过A 点时的机械能大于卫星在轨道Ⅲ上经过B 点时的机械能D ．卫星在轨道Ⅱ上经过B 点时的加速度小于卫星在轨道Ⅲ上经过B 点时的加速度 5．如图所示，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．下列说法正确的是：（）A ．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P 点的速度都相同B ．不论在轨道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(动量P =mv ，v 为瞬时速度)6．中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。

物理第二轮复习高考真题集锦：万有引力与航天(以2013年高考真题为例) 含解析

万有引力与航天20．(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)2012年6月18日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343 km的近圆形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大气．下列说法正确的是( )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解析：选BC。

本题虽为天体运动问题，但题中特别指出存在稀薄大气,所以应从变轨角度入手．第一宇宙速度和第二宇宙速度为发射速度，天体运动的速度为环绕速度，均小于第一宇宙速度，选项A错误；天体运动过程中由于大气阻力，速度减小，导致需要的向心力F n＝错误!减小，做向心运动，向心运动过程中，轨道高度降低,且万有引力做正功，势能减小，动能增加,选项B、C正确；航天员在太空中受地球引力,地球引力全部提供航天员做圆周运动的向心力，选项D错误．20．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（)A．卫星的动能逐渐减小B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小C．由于气体阻力做负功,地球引力做正功，机械能保持不变D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小解析：选B D.卫星半径减小时，分析各力做功情况可判断卫星能量的变化．卫星运转过程中,地球的引力提供向心力，G错误!＝m错误!，受稀薄气体阻力的作用时，轨道半径逐渐变小，地球的引力对卫星做正功，势能逐渐减小，动能逐渐变大，由于气体阻力做负功，卫星的机械能减小，选项B、D正确．18．(2013·高考大纲全国卷）“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G＝6。

高考物理总复习--物理万有引力与航天

高考物理总复习--物理万有引力与航天一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道．随后，“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道．如图所示，阴影部分表示月球，设想飞船在圆形轨道Ⅰ上作匀速圆周运动，在圆轨道Ⅰ上飞行n 圈所用时间为t ，到达A 点时经过暂短的点火变速，进入椭圆轨道Ⅱ，在到达轨道Ⅱ近月点B 点时再次点火变速，进入近月圆形轨道Ⅲ，而后飞船在轨道Ⅲ上绕月球作匀速圆周运动，在圆轨道Ⅲ上飞行n 圈所用时间为．不考虑其它星体对飞船的影响，求：（1）月球的平均密度是多少？（2）如果在Ⅰ、Ⅲ轨道上有两只飞船，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两飞船相距最近（两飞船在月球球心的同侧，且两飞船与月球球心在同一直线上），则经过多长时间，他们又会相距最近？【答案】（1）22192n Gtπ；（2）1237mt t m n （，，）==⋯ 【解析】试题分析：（1）在圆轨道Ⅲ上的周期：38tT n=，由万有引力提供向心力有：222Mm G m R R T π⎛⎫= ⎪⎝⎭又：343M R ρπ=，联立得：22233192n GT Gt ππρ==．（2）设飞船在轨道I 上的角速度为1ω、在轨道III 上的角速度为3ω，有：112T πω= 所以332T πω=设飞飞船再经过t 时间相距最近，有：312t t m ωωπ''=﹣所以有：1237mtt m n（，，）==⋯．考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】本题主要考查万有引力定律的应用，开普勒定律的应用．同时根据万有引力提供向心力列式计算．2．用弹簧秤可以称量一个相对于地球静止的小物体m 所受的重力，称量结果随地理位置的变化可能会有所不同。

已知地球质量为M ，自转周期为T ，万有引力常量为G ．将地球视为半径为R 、质量均匀分布的球体。

（1）求在地球北极地面称量时弹簧秤的读数F 0，及在北极上空高出地面0.1R 处称量时弹簧秤的读数F 1；（2）求在赤道地面称量时弹簧秤的读数F 2；（3）事实上地球更接近一个椭球体，如图所示。