最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点13 万有引力定律与天体运动

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高考物理万有引力定律知识点总结

高考物理万有引力定律知识点总结

高考物理万有引力定律知识点总结(万有引力定律及其应用 环绕速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度)一.开普勒行星运动规律:行星轨道视为圆处理 则32r K T =(K 只与中心天体质量M 有关)理解:(1)k 是与太阳质量有关而与行星无关的常量. 由于行星的椭圆轨道都跟圆近似,在近似的计算中,可以认为行星都是以太阳为圆心做匀速圆周运动,在这种情况下,a 可代表轨道半径.(2)开普勒第三定律不仅适用于行星,也适用于卫星,只不过此时 a 3 /T 2 =k ′,比值k ′是由行星的质量所决定的另一常量,与卫星无关.二、万有引力定律(1)内容:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,两个物体间的引力大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.(2)公式:F =G 221rm m ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-,叫做引力常量。

(3)适用条件:此公式适用于质点间的相互作用.当两物体间的距离远远大于物体本身的大小时,物体可视为质点.均匀的球体可视为质点,r 是两球心间的距离.一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力也适用,其中r 为球心到质点间的距离.说明:(1)对万有引力定律公式中各量的意义一定要准确理解,尤其是距离r 的取值,一定要搞清它是两质点之间的距离. 质量分布均匀的球体间的相互作用力,用万有引力公式计算,式中的r 是两个球体球心间的距离.(2)不能将公式中r 作纯数学处理而违背物理事实,如认为r→0时,引力F→∞,这是错误的,因为当物体间的距离r→0时,物体不可以视为质点,所以公式F =Gm 1m 2r 2就不能直接应用计算.(3)物体间的万有引力是一对作用力和反作用力,总是大小相等、方向相反的,遵循牛顿第三定律,因此谈不上质量大的物体对质量小的物体的引力大于质量小的物体对质量大的物体的引力,更谈不上相互作用的一对物体间的引力是一对平衡力.注意:万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来,是自然界中最普遍的规律之一,式中引力恒量G 的物理意义是:G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力.三.万有引力定律的应用(天体质量M , 卫星质量m ,天体半径R, 轨道半径r ,天体表面重力加速度g ,卫星运行向心加速度a n 卫星运行周期T)解决天体(卫星)运动问题的两种基本思路: 一是把天体(或人造卫星)的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供;二是在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力.(1))人造地球卫星(只讨论绕地球做匀速圆周运动的人造卫星rGM v =,r 越大,v 越小;3r GM =ω,r 越大,ω越小;GMr T 324π=,r 越大,T 越大;2n GM a r =, r 越大,n a越小。

高三物理万有引力知识点-精选教学文档

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高三物理万有引力知识点
高三物理万有引力1.开普勒第三定律:
T2/R3=K(=42/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)}
2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.6710-11N?m2/kg2,方向在它们的连线上)
3.天体上的重力和重力加速度:
GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天体半径(m),M:天体质量(kg)} 4.卫星绕行速度、角速度、周期:
V=(GM/r)1/2;=(GM/r3)1/2;T=2(r3/GM)1/2{M:中心天体质量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r
地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m42(r地+h)/T2{h36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径}注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万; (2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同;
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反); (5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。

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专题09万有引力与天体运动-【好题汇编】三年(2022-2024)高考物理真题分类汇编(解析版)

专题09万有引力与天体运动-【好题汇编】三年(2022-2024)高考物理真题分类汇编(解析版)

专题09万有引力和天体运动考点三年考情(2022-2024)命题趋势考点1万有引力定律(5年3考)2024年高考广西卷:潮汐现象2023年高考辽宁卷:在地球上观察,月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等,计算地球与太阳的平均密度之比。

2022年重庆高考:以空间站切入,考查万有引力定律和计算地球密度。

2022年新高考海南卷:计算火星与地球的的第一字宙速度之比和表面的重力加速度之比。

1.万有引力定律与天体运动中高考考查频率较高的知识主要表现在:天体质量和密度的计算;重力加速度的计算;第一宇宙速度的计算等:2.试题通常以宇宙观测给出情景,文字叙述较多,信息较多,进行一些假设,解答时需要套用模型。

考点2天体运动(5年3考)2024年全国理综新课程卷:给出太阳系外的一颗红矮屋行星数据,计算这颗红矮星的质量。

2024年高考江西卷:两个质量相同的卫星绕月球做匀速圆周运动,计算其动能和周期的比值。

2023年6月高考浙江卷:给出木星的卫星信息,判断相关物理量。

2023年高考山东卷:根据牛顿的猜想,计算月球绕地球公转的周期。

2023年高考湖南卷:根据宇宙大爆炸理论,恒星最终的归宿与其质量有关,判断恒星坍缩前后的第一宇宙速度,逃逸速度等。

2022年高考湖北物理:天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍,计算望舒与地球公转速度大小的比值。

考点01万有引力定律1.(2024年高考广西卷)潮汐现象出现的原因之一是在地球的不同位置海水受到月球的引力不相同。

图中a 、b 和c 处单位质量的海水受月球引力大小在()A.a 处最大B.b 处最大C.c 处最大D.a 、c 处相等,b 处最小【答案】A 【解析】根据万有引力公式2m =M F GR 可知图中a 处单位质量的海水收到月球的引力最大;故选A 。

2.(2023高考江苏学业水平选择性考试)设想将来发射一颗人造卫星,能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行,该轨道可视为圆轨道.该卫星与月球相比,一定相等的是()A.质量B.向心力大小C.向心加速度大小D.受到地球的万有引力大小【参考答案】C 【名师解析】根据2MmGma r =,可得2GM a r =因该卫星与月球的轨道半径相同,可知向心加速度相同;因该卫星的质量与月球质量不同,则向心力大小以及受地球的万有引力大小均不相同。

高考物理必考知识点天体

高考物理必考知识点天体

高考物理必考知识点天体高考物理必考知识点——天体天体是高考物理中的重要知识点之一,涉及到宇宙中的各种天体及其特性。

天文学是人类早期研究的学科之一,研究的天体主要包括恒星、行星、卫星、恒星系、星云等。

以下将分别介绍其中的几个重要天体。

一、恒星恒星是燃烧着的天体,主要由氢和氦等元素组成。

恒星的能量来自核聚变反应,它们在宇宙中以巨大的质量和强烈的引力束缚着行星和卫星。

恒星按照亮度和温度可分为多个分类,如主序星、巨星、超巨星等。

恒星的演化经历了形成、主序阶段、红巨星阶段等不同的发展阶段,最终可能演化成超新星、中子星等。

二、行星行星是绕太阳运行的天体,主要分为内行星和外行星。

内行星包括水金火木四大行星,外行星包括土星、天王星、海王星、冥王星等。

行星具有一定的自转和公转周期,它们围绕太阳运行,同时还可能有自己的卫星。

行星的特点是体积较大,相对于太阳而言,它们的质量较小。

三、卫星卫星是一种围绕着星体运行的天体,可以分为行星的卫星和自行星的卫星。

太阳系的行星都有自己的卫星,其中最著名的是地球的月亮。

卫星有固定的轨道,围绕着行星运行。

卫星对行星的形成和演化起到了重要的作用,它们的存在也对地球的生物环境产生着影响。

四、恒星系恒星系是由恒星、行星、卫星等天体组成的系统,其中最著名的是太阳系。

太阳系包括太阳和绕其运行的八大行星及其卫星,还有彗星、小行星等。

太阳系是人类研究和探索宇宙的起点,了解太阳系的结构和演化对于理解宇宙中的其他天体以及地球起源和生命的形成具有重要意义。

五、星云星云是宇宙中一团由气体和尘埃组成的巨大云团,其中可能会孕育出新的恒星或行星。

星云主要包括行星状星云、散射星云和发射星云等不同种类。

星云中的气体和尘埃通过引力作用逐渐聚集形成天体,这是宇宙中物质演化的重要过程之一。

在了解了以上几个天体的基本特点后,我们可以进一步探索它们的性质和相互关系,比如通过观测天体的运行轨迹和光谱分析来研究它们的成分和演化过程,或者深入了解地球与其他天体的相互作用和影响。

最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点13 万有引力定律与天体运动

最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点13 万有引力定律与天体运动

最新三年高考物理高频考点精选分类解析考点13 万有引力定律与天体运动【考点知识方法解读】1.宇宙间的一切物体都是相互吸引的,引力的大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比。

万有引力适用于可以看作质点的物体之间的相互作用,质量分布均匀的球体可以视为质量集中于球心的质点。

万有引力定律是自然界普适定律之一。

2.一般天体都在自转,但天体的自转角速度不能太大,当天体赤道上的物体所受万有引力不足以提供向心力时,天体将解体。

3.研究天体的运动,当一个天体的质量远远大于另外天体的质量时,一般认为中心天体是不动的,环绕天体以中心天体的球心为圆心做匀速圆周运动,环绕天体只受到中心天体的万有引力作用,这个引力提供环绕天体做圆周运动的向心力。

4.两个质量相差不太大、相距较近的两个天体称为双星。

若忽略其他星球的影响,双星在万有引力作用下绕两者的质心(双星连线上一点)运动,运动周期相等。

【最新三年高考物理精选解析】高频考点13 万有引力定律与天体运动1. (2012·新课标理综)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 A.Rd -1 B. Rd +1 C. 2)(Rd R - D. 2)(dR R -2.(2010北京理综)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.124π3G ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭B.1234πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭C.12πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭D.123πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭2.【答案】D【解析】赤道表面的物体对天体表面的压力为零,说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力,有222G M m m R RT()π=,而天体质量M=43πR 3ρ,联立解得天体自转周期GT ρπ3=,所以正确答案为D 。

高三物理必备资料——万有引力定律和天体运动

高三物理必备资料——万有引力定律和天体运动

2009届高三必备资料——万有引力定律和天体运动1.考点分析:万有引力应用、人造卫星依然为命题热点。

解决这类问题, 一是强调抓基本方法,牢牢把握卫星的向心力由万有引力提供;二是要从道理上明白卫星的运动过程,如卫星轨道半径、线速度、周期、动能如何变化?同步卫星有什么样的特点?宇宙速度的意义等等。

2.考查类型说明:题型既有选择题,又有计算题,考查基本概念和基本规律多以选择题出现,主要考查万有引力应用和卫星问题。

3. 考查趋势预测:天体运动是近年来的考查重点连续几年都考查。

该知识点06年全国卷Ⅰ第16题、06年北京卷第18题、06年重庆第15题、06年江苏卷第14题、06年天津卷第25题、06年广东第17题、07年全国卷Ⅰ第14题、07年全国Ⅱ卷第20题、07年北京卷第15题、07年山东卷第22题、07年四川卷第17题、07年上海卷第19题A 、07年天津卷第17题、07年江苏卷第10题、07年重庆卷第19题、07年海南卷第11题、07年宁夏卷第14题、08年全国卷Ⅱ第24题、08年山东卷第18题。

在09年的考试中天体运动仍然是考查的重点,与其它知识的综合应用的可能性不大。

【知识储备】天体运动问题是历年高考的重点和难点,是万有引力定律应用的具体表现。

“神舟六号”的成功发射,必使这类问题更加成为高考命题的焦点。

突破难点的关键:几乎所有万有引力问题都与匀速圆周运动的知识相联系。

基本关系式有222ωmr r v mrMm G ==及mg r Mm G ≈2(地球表面附近),再结合圆周运动的几个基本物理量v 、ω、T 关系及其关系式Tr r v πω2==来讨论,即可顺利解题。

1.研究天体运动的基本方法:研究人造卫星、行星等天体的运动时,我们进行了以下近似:中心天体是不动的,环绕天体以中心天体的球心为圆心做匀速圆周运动;环绕天体只受到中心天体的万有引力作用,这个引力提供环绕天体圆周运动的向心力.即 G m 1m 2r 2 = m 2υ2r = m 2ω2r = m 2(Tπ2)2r2.卫星的速度、角速度、加速度、周期和轨道半径的关系①υ=GM r ,即线速度 υ∝1r ; ②ω =GM r 3,即角速度ω∝1r 3; ③T = GMr 324π,即周期T ∝r 3,或T 2r 3 = GM 24π,即开普勒第三定律; ④a = GM r2,即向心加速度a ∝1r23.“双星”和“黑洞”“双星” 是两颗相距较近,它们之间的万有引力对两者运动都有显著影响,而其他天体的作用力影响可以忽略的特殊天体系统.它们之所以没有被强大的引力吸引到一起而保持距离L 不变,是因为它们绕着共同“中心”以相同的角速度做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力.“黑洞”是近代引力理论预言的一种特殊天体,它的质量十分巨大,以致于其脱离速度有可能超过其空中的光速,因此任何物体都不能脱离它的束缚,即光子也不能射出.已知物体从地球上的脱离速度(即第二宇宙速度)是υ= 2GMR,故一个质量为M 的天体,若它是一个黑体,则其半径R 应有:R ≤2GM c2.【典例分析】例题1某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆。

高中物理天体知识点

高中物理天体知识点

高中物理天体知识点在高中物理中,天体知识是一个重要且有趣的部分。

它不仅能帮助我们理解宇宙的奥秘,还在考试中占据着一定的比重。

下面,咱们就来详细聊聊高中物理中的天体知识点。

首先,咱们得了解万有引力定律。

这可是天体知识的核心基石。

万有引力定律指出,任何两个质点都存在通过其连心线方向上的相互吸引的力,该引力大小与它们质量的乘积成正比、与它们距离的平方成反比,公式表示为:F = G (m1 m2) / r²,其中 F 是两个物体之间的引力,G 是万有引力常量,m1 和 m2 分别是两个物体的质量,r 是两个物体质心的距离。

基于万有引力定律,我们可以推导出很多重要的天体运动公式和结论。

比如,对于绕中心天体做匀速圆周运动的天体,其向心力由万有引力提供。

假设中心天体质量为 M,环绕天体质量为 m,环绕天体的轨道半径为 r,线速度为 v,角速度为ω,周期为 T ,则有:向心力 F 向= m v²/ r ,又因为 F 向= F 引,所以可得 v =√(GM / r) 。

角速度ω = v / r =√(GM / r³) 。

周期 T =2πr / v =2π√(r³/ GM) 。

知道了这些公式,我们就能解决很多关于天体运动的问题啦。

再来看看天体的轨道。

天体的轨道通常可以分为椭圆、圆形等。

在高中阶段,我们重点研究的是圆形轨道。

对于圆形轨道,天体的速度大小是恒定的,但方向不断变化。

而且,轨道半径越大,天体的线速度越小,角速度越小,周期越大。

还有一个重要的概念是同步卫星。

同步卫星是指其绕地球运行的周期与地球自转周期相同的卫星。

同步卫星的轨道高度是固定的,大约在距离地面 36000 千米的高空。

它的特点是始终位于地球赤道上空的某一点,相对地球静止。

在研究天体问题时,我们常常要用到黄金代换公式。

在地球表面,物体受到的重力近似等于地球对物体的万有引力,即 mg = G M m /R²,可得 GM = gR²,其中 g 是地球表面的重力加速度,R 是地球的半径。

高三 天体问题知识点

高三 天体问题知识点

高三天体问题知识点天体问题是物理学中的一个重要研究领域,涉及到天体运动、引力、行星轨道等内容。

在高三物理学习中,我们需要掌握一些关键的天体问题知识点。

本文将从天体运动、行星轨道和引力三个方面来介绍高三物理学习中的天体问题知识点。

一、天体运动知识点1. 行星公转:行星在太阳周围做椭圆形轨道运动,公转周期是由行星质量和距离太阳的半长轴决定的。

根据开普勒第二定律,行星在椭圆轨道上的相等时间内扫过的面积是相等的。

2. 地球自转:地球自西向东自转,自转周期为24小时。

地球自转导致了地球的日晷现象,即昼夜交替的现象。

3. 星空的运动:由于地球自转和公转,星空中的星星看起来会有运动。

恒星的视运动通常分为南北视运动和东西视运动。

二、行星轨道知识点1. 椭圆轨道:行星绕太阳运动的轨道通常是一个椭圆。

椭圆有两个焦点,太阳位于其中一个焦点上。

椭圆的长轴和短轴决定了椭圆的形状和大小。

2. 圆形轨道:圆形轨道是一种特殊的椭圆轨道,它的长轴和短轴相等,即椭圆的离心率为零。

地球绕太阳的轨道就是一个接近圆形的椭圆轨道。

3. 开普勒定律:开普勒定律是描述行星运动的经验规律。

包括开普勒第一定律(椭圆轨道定律)、开普勒第二定律(面积定律)和开普勒第三定律(调和定律)。

三、引力知识点1. 引力的概念:引力是物质之间相互吸引的作用力,是宇宙中最普遍的力之一。

地球表面上的物体受到的重力大小与其质量成正比。

2. 引力定律:牛顿引力定律是描述引力作用的定律,它表明物体间的引力大小与它们的质量成正比,与它们的距离的平方成反比。

3. 太阳引力和行星运动:太阳对行星的引力决定了行星的运动轨迹和速度。

根据万有引力定律,太阳和行星之间的引力与它们的质量和距离有关。

通过对以上天体问题的知识点进行了解,我们能够更好地理解宇宙中的天体运动规律,进一步认识到人类在宇宙中的微小和脆弱。

天体问题是物理学习中的一部分,也是我们对宇宙的探索和理解的重要组成部分。

希望本文对高三物理学习中的天体问题知识点的了解有所帮助,并能够激发对宇宙的好奇与探索的热情。

山东高考物理天体知识点

山东高考物理天体知识点

山东高考物理天体知识点物理是高考科目中的一门重要学科,而物理中的天体知识点在山东高考中占据了一定比例。

本文将从天体运动、天体系统、天体结构以及天体观测等方面,介绍山东高考物理中的天体知识点。

一、天体运动天体运动是物理中的一个重要概念,它包括了地球的自转和公转,以及其他星球的运动。

在山东高考物理中,学生需要掌握以下几个知识点:1. 地球自转:地球自转是指地球以自身轴线为中心,在自转周期内完成一周运动。

学生需要了解地球自转的周期和对地球自转速度的计算方法。

2. 地球公转:地球公转是指地球围绕太阳运动的轨道运动。

学生需要掌握地球公转的周期、轨道形状等相关知识。

3. 星球运动:学生需要了解其他星球的自转和公转运动规律,如火星、木星等行星的自转周期和公转周期。

二、天体系统天体系统是指由天体组成的一个系统,其中包括太阳系等。

在山东高考物理中,学生需要了解以下几个天体系统的知识点:1. 太阳系:太阳系是由太阳和绕太阳运动的各种天体组成的系统。

学生需要了解太阳系的结构、各个行星的位置和运动规律。

2. 星系:星系是由大量恒星、行星、星云等天体组成的一个系统。

学生需要了解不同类型的星系和其特点,如螺旋星系、椭圆星系等。

三、天体结构天体结构是指天体内部和外部的组成和特点。

在山东高考物理中,学生需要了解以下几个天体结构的知识点:1. 星球结构:学生需要了解星球的内部结构,包括恒星的核心、辐射区和对流区等。

2. 星云结构:学生需要了解星云的组成和特点,了解恒星的形成过程和演化规律。

四、天体观测天体观测是指利用望远镜等仪器观测天体的现象和特征。

在山东高考物理中,学生需要了解以下几个天体观测的知识点:1. 望远镜:学生需要了解望远镜的种类、原理和使用方法,以及通过望远镜观测天体时需要注意的事项。

2. 天体观测方法:学生需要了解通过天文观测手段,如恒星观测、行星观测等,研究天体的方法和技巧。

总结:在山东高考物理中,天体知识点是一个必考内容。

物理高三天体知识点归纳

物理高三天体知识点归纳

物理高三天体知识点归纳天体物理是物理学的一个重要分支,研究宇宙中的天体及其运动规律。

在高三物理学习中,天体知识是一个重要的考点。

本文将对高三物理天体知识点进行归纳和总结。

1. 星球运动1.1 行星的运动行星的运动可以用开普勒三定律来描述。

第一定律指出,每个行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆;第二定律指出,行星和太阳在同等时间内扫过的面积相等;第三定律则给出了行星距离太阳的轨道半长轴与周期的关系。

1.2 卫星的运动人造卫星和天然卫星(如月球)的运动也遵循开普勒定律。

卫星的轨道通常是椭圆形,其中地球的引力提供了卫星的向心力。

2. 重力和引力重力是物体之间的相互作用力,它的大小与物体质量和距离有关。

引力是质点、物体或天体之间的相互引力。

牛顿万有引力定律描述了两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。

3. 行星和恒星3.1 行星的特征行星是围绕恒星运行的天体,不发光而是依赖恒星反射光线。

行星有自己的运动轨道,不同于恒星定在的位置。

3.2 恒星的特征恒星是自行运动的天体,具有自身的光源。

它们通过核聚变产生能量,并向外辐射大量热和光。

4. 天体距离的测量4.1 视差法视差法是一种测量天体距离的方法。

测量的原理是根据地球在不同时间观测同一天体时,它在天球上的位置会有微小的变化,通过观察这种变化可以计算出天体的距离。

4.2 Cepheid变星法Cepheid变星法是根据某些变星的周期与它们的绝对亮度之间的关系来测量距离的方法。

通过观测这些变星的周期,然后利用这个恒星可定标关系,计算天体的距离。

5. 黑洞和宇宙黑洞是一种极为致密的天体,其引力场非常强大,连光都无法逃离。

黑洞通常是由质量巨大的恒星塌陷形成的。

宇宙是指包括宇宙间的一切物质和能量的总体。

宇宙大爆炸理论认为宇宙起源于一次巨大的爆炸,从而形成我们所知道的宇宙。

总结:物理高三天体知识点的归纳包括星球运动、重力和引力、行星和恒星的特征,以及测量天体距离的方法等。

万有引力定律及其应用 (核心考点精讲精练)(学生版) 备战2025年高考物理一轮复习(新高考通用)

万有引力定律及其应用 (核心考点精讲精练)(学生版) 备战2025年高考物理一轮复习(新高考通用)

考点19 万有引力定律及其应用1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题开普勒三定律2024年山东卷选择题估算天体质量和密度2024年海南卷、辽宁卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对万有引力定律应用的考查各地几乎每年都考,大多以选择题的形式考查,最近几年对这部分内容考查的难度不大。

【备考策略】1.掌握开普勒定律和万有引力定律。

2.能够应用万有引力定律估算天体的质量密度。

【命题预测】重点关注利用万有引力定律估算天体质量和密度。

一、开普勒行星运动定律内容图示或公式在 它与太阳的连线在相等的时间内所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的1.内容自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m 1和m 2的乘积成正比、与它们之间距离r 的二次方成反比。

2.表达式F =Gm 1m 2r 2,G 是比例系数,叫作引力常量,G =6.67×10-11 N·m 2/kg 2。

3.适用条件(1)公式适用于质点间的相互作用。

当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时,物体可视为质点。

(2)质量分布均匀的球体可视为质点,r是两球心间的距离。

考点一开普勒行星运动定律特别提醒:1.行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。

2.由开普勒第二定律可得12v1·Δt·r1=12v2·Δt·r2,解得v1v2=r2r1,即行星在两个位置的速度之比与到太阳的距离成反比,近日点速度最大,远日点速度最小。

3.在开普勒第三定律a3T2=k中,k值只与中心天体的质量有关,不同的中心天体k值不同。

但该定律只能用在同一中心天体的两星体之间。

1.2024年3月20日,我国“鹊桥二号”卫星发射成功,多次调整后进入周期为24h的环月椭圆轨道运行,并与在月球上开展探测任务的“嫦娥四号”进行通讯测试。

已知月球自转周期27.3天,下列说法正确的是( )A.月球处于“鹊桥二号”椭圆轨道的中心位置B.“鹊桥二号”在近月点和远月点的加速度大小相同C.“鹊桥二号”在远月点的运行速度小于月球第一宇宙速度D.“鹊桥二号”与月心连线和“嫦娥四号”与月心连线在相等时间内分别扫过的面积相等2.如图所示,某卫星发射后,先在椭圆轨道Ⅰ上运动,轨道Ⅰ的近地点A到地心的距离为R,远地点B 到地心的距离为3R。

高考物理高频考点及解析

高考物理高频考点及解析

高考物理高频考点及解析高考物理作为一门重要的学科,涵盖了众多的知识点。

其中一些考点在历年高考中频繁出现,理解和掌握这些高频考点对于取得优异的物理成绩至关重要。

接下来,让我们一起深入探讨这些高频考点及其解析。

一、牛顿运动定律牛顿运动定律是力学的基础,也是高考物理中的常客。

牛顿第一定律指出,物体在不受外力作用时,将保持静止或匀速直线运动状态。

这一定律揭示了力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。

牛顿第二定律F=ma 则定量地描述了力、质量和加速度之间的关系。

在解题时,要明确受力情况,求出合力,进而得出加速度,再分析物体的运动状态。

牛顿第三定律表明,两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

在实际考题中,常常会结合具体的情境,如物体在粗糙平面上的运动、连接体问题等,考查对牛顿运动定律的综合运用。

二、机械能守恒定律机械能守恒定律是能量守恒定律在机械运动中的具体表现。

机械能包括动能和势能(重力势能、弹性势能)。

在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。

例如,物体自由下落过程中,重力势能减小,动能增加,但机械能总量不变。

解决机械能守恒问题,关键是要确定系统内是否只有重力或弹力做功,然后根据初末状态的机械能相等来列式求解。

三、电场电场是电学中的重要概念,高考中经常出现相关考点。

电场强度是描述电场强弱的物理量,其定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 与电荷量 q 的比值。

电场线用于形象地描述电场的分布,电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的切线方向表示电场强度的方向。

常见的电场有匀强电场和点电荷的电场。

在匀强电场中,电场强度处处相等;点电荷形成的电场,电场强度的大小与距离点电荷的距离的平方成反比。

在解题时,要善于利用电场线和电场强度的相关知识,分析带电粒子在电场中的运动情况。

四、电路电路部分包括欧姆定律、电阻定律、闭合电路欧姆定律等重要内容。

高考物理天体知识点总结

高考物理天体知识点总结

高考物理天体知识点总结自古以来,人类对宇宙的探索和研究一直是科学的重要领域之一。

对于高中生而言,物理课程中的天体知识点也是高考的重要内容之一。

本文将对高考物理中与天体相关的知识点进行总结,帮助考生更好地复习和应对考试。

一、引力与天体在天体物理中,引力是一种非常重要的力。

它是负责维持行星、恒星和星系等天体间运动的力量。

牛顿万有引力定律是天体物理中最基本的规律之一。

该定律表明,两物体间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

万有引力定律的数学表达式为F=G*(m1*m2)/r^2,其中F为两物体之间的引力,G为引力常数,m1和m2分别为两物体的质量,r为它们之间的距离。

二、恒星和行星恒星是宇宙中的天体之一,它们由氢气和一小部分的其他元素组成。

恒星的亮度和温度关系紧密,恒星的亮度与面积的平方成正比,与温度的第四次方成正比。

根据亮度和温度的关系,科学家将恒星分为不同的星等等级。

行星是太阳系中的天体,它们绕太阳运动。

太阳系中有八颗行星,分别是水金火木土天王地位古老不可撼动的水金火木土天王地。

行星运动的规律是椭圆轨道运动,行星在近日点距离太阳最近,在远日点距离太阳最远。

根据距离太阳的远近以及它们的质量、大小和轨道特征,行星也可以被分为不同的类别。

三、星系和宇宙起源星系是宇宙中的巨大天体系统,它们由恒星、气体、星云和黑洞等组成。

常见的星系有螺旋星系、椭圆星系和不规则星系等。

其中,螺旋星系的结构最为复杂,而椭圆星系则较为简单。

宇宙的起源一直是天体物理学家们关注的重要问题之一。

大爆炸理论是目前被普遍接受的宇宙起源理论,它认为宇宙起源于一个极其高密度、高温的初始状态,经历了爆炸才形成了我们看到的宇宙。

根据宇宙膨胀的速率,科学家将宇宙分为了不同的发展阶段,如膨胀、暗物质形成等。

四、黑洞和引力波黑洞是宇宙中极为特殊的天体,它是由质量异常巨大的恒星坍缩形成。

黑洞的引力场极其强大,连光线都无法逃离它的束缚。

2023高考物理高频考点、知识点及解析

2023高考物理高频考点、知识点及解析

2023高考物理高频考点、知识点及解析根据往年高考题目,整理一份高考物理高频考点,如下:1.力学:牛顿运动定律、动量定理、机械能守恒、万有引力、圆周运动、简谐振动、万有引力定律、重力势能、动能、功率等。

2.热学:热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律、理想气体状态方程、卡诺循环、熵、热机效率等。

3.电磁学:库仑定律、电场强度、电势差、电容器、欧姆定律、基尔霍夫定律、法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培环路定理、毕奥-萨伐尔定律等。

4.光学:光的折射定律、光的反射定律、光的干涉现象、光的衍射现象、光的偏振现象、光的色散现象等。

5.原子物理学:光电效应、康普顿效应、玻尔原子模型、氢原子光谱、氢原子能级公式等。

6.核物理学:质能方程、核反应方程式、核裂变和核聚变的原理和条件等。

知识点及解析:※【力学】牛顿运动定律:描述了物体在外力作用下的运动规律,包括三个定律:-第一定律:物体保持匀速直线运动或静止的状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

-第二定律:物体所受外力与它的加速度成正比,反比于它的质量,且方向与外力相同。

即F=ma。

-第三定律:两个物体之间的相互作用力总是大小相等,方向相反,且共线。

动量定理:描述了物体在外力作用下动量的变化规律,即物体所受外力与它在该方向上动量的变化量成正比,且方向相同。

即FΔt=Δp。

机械能守恒:描述了在没有非保守力(如摩擦力)作用下,一个系统或一个物体的机械能(包括动能和势能)不随时间而改变。

即E=Ek+Ep=常数。

万有引力:描述了任何两个具有质量的物体之间都存在着相互吸引的力,这个力与两个物体的质量成正比,与它们之间距离的平方成反比。

即F=Gm1m2/r^2。

圆周运动:描述了一个物体沿着圆形轨道做匀速运动时,它所受到的向心力和向心加速度的规律。

即F=mv^2/r,a=v^2/r。

简谐振动:描述了一个物体在平衡位置附近做周期性来回运动时,它所受到的回复力和位移成正比.【※热学】热力学第一定律:描述了热量和功之间的转化关系,即系统所吸收的热量等于系统对外做的功和系统内能的增加量。

高考物理天体运动2025年必考点全解

高考物理天体运动2025年必考点全解

高考物理天体运动2025年必考点全解在高考物理中,天体运动一直是一个重要的考点,它不仅考察了学生对物理概念和规律的理解,还要求学生具备一定的数学运算和逻辑推理能力。

随着高考改革的不断推进,天体运动的考点也在不断变化和更新。

为了帮助同学们更好地备考 2025 年高考物理,本文将对天体运动的必考点进行全面解析。

一、开普勒定律开普勒定律是描述天体运动的基本规律,包括开普勒第一定律(轨道定律)、开普勒第二定律(面积定律)和开普勒第三定律(周期定律)。

开普勒第一定律指出,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。

这一定律打破了之前人们认为天体运动轨道是圆形的观念,让我们对天体运动的轨道有了更准确的认识。

开普勒第二定律表明,对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

这意味着行星在近日点时运动速度较快,在远日点时运动速度较慢。

开普勒第三定律则是一个定量的关系,即所有行星绕太阳运动的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

用公式表示为:$\frac{a^3}{T^2}=k$,其中$a$是轨道半长轴,$T$是公转周期,$k$是一个与中心天体有关的常量。

在高考中,开普勒定律通常会以选择题或计算题的形式出现,要求同学们理解定律的内涵,并能够运用定律解决实际问题。

二、万有引力定律万有引力定律是天体运动的核心定律,由牛顿提出。

其表达式为$F=G\frac{m_1m_2}{r^2}$,其中$F$表示两个物体之间的万有引力,$G$是万有引力常量,$m_1$和$m_2$分别是两个物体的质量,$r$是两个物体质心之间的距离。

万有引力定律的适用条件是两个质点之间的相互作用,或者是两个质量分布均匀的球体之间的相互作用,此时可以将球体的质量视为集中在球心。

在天体运动中,我们通常利用万有引力定律来计算天体之间的引力,以及研究天体的运动状态。

例如,计算地球表面物体受到的重力、卫星绕地球运动的轨道半径和速度等。

高考物理必考归纳知识点

高考物理必考归纳知识点

高考物理必考归纳知识点高考物理是高中阶段物理知识的综合应用,它不仅考察学生对物理概念的理解,还考察学生分析问题和解决问题的能力。

以下是高考物理必考的归纳知识点:力学部分:1. 牛顿运动定律:包括第一定律(惯性定律)、第二定律(力的定量关系)和第三定律(作用与反作用)。

2. 能量守恒定律:在没有外力作用的封闭系统中,能量的总量保持不变。

3. 动量守恒定律:在没有外力作用的封闭系统中,系统总动量保持不变。

4. 圆周运动:包括向心力、角速度、线速度、周期等概念。

5. 万有引力定律:描述了两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

热学部分:1. 热力学第一定律:能量守恒在热力学过程中的表现。

2. 理想气体状态方程:描述理想气体在不同温度和压力下体积的变化。

3. 热机效率:描述热机将热能转换为机械能的效率。

电磁学部分:1. 库仑定律:描述两个点电荷之间的相互作用力。

2. 电场和磁场:包括电场强度、电势、磁感应强度等概念。

3. 欧姆定律:描述电流、电压和电阻之间的关系。

4. 法拉第电磁感应定律:描述变化的磁场产生电动势的现象。

5. 安培环路定理:描述电流与磁场之间的关系。

光学部分:1. 光的折射和反射定律:包括斯涅尔定律和反射定律。

2. 干涉和衍射现象:描述光波在遇到障碍物或通过狭缝时的行为。

3. 光的偏振:描述光波振动方向的特性。

现代物理部分:1. 相对论基础:包括时间膨胀和长度收缩等概念。

2. 量子力学基础:包括波粒二象性、量子态的叠加原理等。

实验部分:1. 实验原理:理解实验的基本原理和目的。

2. 实验操作:掌握基本的实验操作技巧。

3. 数据处理:学会如何记录数据、分析数据和得出结论。

结束语:掌握这些高考物理必考知识点,能够帮助学生在物理考试中取得优异的成绩。

物理是一门需要不断实践和思考的学科,希望每位学生都能够通过深入理解和勤奋练习,提高自己的物理素养。

高考物理高频考点整理

高考物理高频考点整理

高考物理高频考点整理高考理综的物理部分,力学所占的比重很高,也是考生们比较容易丢分的知识点。

下面厚学小编和大家分享一些物理高考中必考的性质力,让大家更全面的了解性质力。

1、重力由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。

物体受到的重力G与物体质量m的关系是G=mg,g称为重力加速度或自由落体加速度,与物体所处位置的高低和纬度有关。

重力的方向竖直向下,在南北极或赤道上指向地心。

物体各部分受到重力的等效作用点叫做重心,重心位置与物体的形状和质量分布有关。

2、万有引力存在于自然界任何两个物体之间的力。

万有引力F与两个物体的质量m1 、m2和它们之间距离r的关系是,G称为引力常量,适用于任何两个物体,其大小通常取。

万有引力的方向在两物体的连线上。

3、弹力发生弹性形变的物体,由于要恢复原状而对与它接触的物体产生的力。

弹簧的弹力F与其形变量x之间的关系是F=kx,k称为弹簧的劲度系数,单位为N/m,与弹簧的长短、粗细、材料和横截面积等因素有关。

弹力的方向与形变的方向相反。

弹簧都有弹性限度,超过弹性限度后,前述力与形变量的关系不再成立。

4、静摩擦力两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力叫做摩擦力。

当两个物体间只有相对运动的趋势,而没有相对运动,这时的摩擦力叫做静摩擦力。

两个物体间的静摩擦力有一个限度,两个物体刚刚开始相对运动时,它们之间的摩擦力称为最大静摩擦力。

两个物体间实际发生的静摩擦力F在0和最大静摩擦力Fmax之间。

静摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。

5、滑动摩擦力当一个物体在另一个物体表面滑动时,受到另一个物体阻碍它滑动的力。

滑动摩擦力的大小跟压力(两个物体表面间的垂直作用力)成正比。

滑动摩擦力f与压力FN之间的关系是f=uFN,u称为动摩擦因数,与相互接触的两个物体的材料、接触面的情况有关。

滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反。

高考热点专题——万有引力与天体运动专题

高考热点专题——万有引力与天体运动专题

北京四中审稿:李井军责编:周建勋万有引力与天体运动● 知识点、能力点回顾☆复习策略:万有引力定律是力学中的一个独立的基本定律,复习好概念和规律除了能加深对这部分知识的理解,还能加深对牛顿运动定律的理解,提高应用牛顿运动定律分析、解决实际问题的能力,所以万有引力定律和人造地球卫星等内容都是近年高考的热点内容.由于航天技术、人造地球卫星等现代技术的发展,我们对这部分知识要重视.在复习中要注意:在研究天体运动中起主要作用的是万有引力、匀速圆周运动规律和牛顿运动定律.万有引力承担天体运动的向心力是解决问题的出发点,由此我们可得到卫星的线速度、角速度、周期与半径间的关系,及人造地球卫星的变轨问题.应理解第一、第二、第三宇宙速度的物理意义及第一宇宙速度的推导,掌握通讯卫星的特点,并能计算有关通讯卫星距地面的高度、线速度等问题.万有引力定律还有一个重要应用就是估算天体的质量和密度,注意只能估算中心天体的质量和密度,不能估算卫星或行星的质量.☆知识要求:1.万有引力定律万有引力定律适用于计算质点间的引力.对于相距很远可以看作是质点的物体,中的r就是指两个质点间的距离,对于质量分布均匀的球体,r就是两个球心的距离.对于万有引力应注意几点:(1)万有引力的普遍性:万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量物体之间的相互吸引力,它是自然界中物体之间的基本的相互作用之一,任何客观存在的两部分有质量的物体之间都存在着这种相互作用.(2)万有引力的相互性:两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力.它们大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.(3)万有引力的客观性:通常情况下,万有引力非常小,它的存在可由卡文迪许扭称来观察,只有在质量巨大的天体间,它的存在才有宏观物理意义.(4)万有引力的特殊性:两个物体间的万有引力,只与它们本身的质量有关,与它们之间的距离有关,和所在空间的性质无关,和周围有无其他物体的存在无关.和所在空间的性质无关是万有引力定律和静电学中的库仑定律的一个重要区别,因为库仑力的大小是和点电荷周围的介质有关的.(5)万有引力与重力:重力是由万有引力产生的.由于地球的自转,因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力.重力实际上是万有引力的一个分力,如下图.由于纬度的变化,物体做圆周运动的向心力也不断变化,因而地球表面的物体的重力随纬度的变化而变化,即重力加速度g随纬度变化而变化.从赤道到两极逐渐增大,在赤道上约为9.78m/s2,在两极约为9.83m/s2,在通常的计算中可以认为重力和万有引力相等,即常用来计算星球表面重力加速度的大小.应用万有引力定律分析天体的运动应把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需的向心力由万有引力提供.应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算2.应用万有引力定律分析天体的运动(1)基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供.应用时可根据实际情况选用合适的公式进行分析或计算.(2)天体质量M,密度ρ的估算.测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T,由当卫星沿天体表面绕天体运行时,r=r0,则3.人造地球卫星的周期和运行速度(1)运行速度:由可知r越大,v越小.若r=R(地球半径)时,则(为人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度)(2)周期:由可见离地面越高,周期越大.若r=R,因为为人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动的最小周期此公式与单摆的周期公式相似.这仅仅是形式的相似,其实两者各遵循不同规律.(3)卫星的发射速度和运行速度发射速度是指被发射物体在地面附近离开发射装置的初速度,并且一旦发射后就再无能量补充,被发射物体仍依靠自身的初动能克服地球引力上升一定高度,进入运行轨道.若发射速度等于7.9 km/s,卫星可贴着地面近地运行;若发射速度满足:7.9 km/s<v发<11.2 km/s,卫星可在高空沿着圆周轨道或椭圆轨道运行.运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度,其大小公式4. 人造地球同步卫星(1)人造地球同步卫星的周期与地球自转周期相同.即T=24h=86400 s.r=4.24×104km卫星离地面高度h=r-R=6R(为恒量).运动速度v=2πr/T=3.07km/s(为恒量).(2)人造地球同步卫星的位置一定是在赤道的上空,即卫星轨道平面和赤道平面重合.(3)同步卫星的发射:先是用火箭将卫星送到近地轨道上(r≈R),并调整到赤道平面内做近地圆周运动,稳定运行后,根据需要在适当位置启动卫星上的发动机,使卫星在切线方向上加速,卫星从圆轨道变轨到椭圆轨道,变轨后,发动机关闭,卫星将向椭圆轨道的远地点处运行,若不计大气阻力,从近地点向远地点的运动过程中,机械能守恒.但由于引力做负功,运行速度逐渐减小,至远地点时减至最小,由于椭圆轨道远地点的速度小于该点所在的圆轨道的线速度,则卫星在远地点时,需再次启动发动机使卫星速度增至地球同步圆轨道的线速度3.08 km/s,这样卫星进入地球同步圆轨道运行.这种卫星发射方式最经济,现今技术也很成熟,如下图所示.另一种发射方式为直线发射,由火箭把卫星发射到3000 km赤道上空,然后90°转折飞行,使卫星进入轨道.但这种方式发射场要在赤道上,且要消耗大量能量.(4)极地卫星和近地卫星:极地卫星运行时每圈都经过南北两极,其轨道平面相对地心不动,由于地球自转,极地卫星可以实现全球覆盖.近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径,其运行线速度约为7.9 km/s.两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心.5.三种宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度):(2)第二宇宙速度(脱离速度):v2=11.2 km/s为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=16.7 km/s为使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.☆能力要求:1.重力、万有引力、向心力间的关系万有引力是形成地面物体所受重力的主要原因,因为地球自转对物体影响不大,所以近似可认为物体重力和地球对物体的万有引力相等,所以有,但事实地球上物体所受万有引力是地球上物体所受重力和绕地球自转向心力的合力,三者本质含义不同。

高考物理必考知识点总汇

高考物理必考知识点总汇

高考物理必考知识点总汇在高考物理考试中,有一些知识点是一定会涉及到的,熟练掌握这些知识点对于考试的顺利进行非常重要。

下面将对高考物理必考的知识点进行总结,帮助考生进行复习备考。

1. 力学1.1 运动学运动学是力学的一个基础部分,主要研究物体的运动规律。

其中,最基本的概念是位移、速度和加速度。

考生需要掌握这些概念的定义,并能够运用公式解决与之相关的问题。

1.2 牛顿定律牛顿定律是力学中的重要定律,共有三个定律。

分别是:牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律(运动定律)和牛顿第三定律(作用-反作用定律)。

考生需要理解这些定律的含义,并能够应用到具体场景中进行分析和解题。

1.3 万有引力定律万有引力定律是描述物体间相互作用的力的定律,由牛顿提出。

它表明任意两个物体之间存在引力,且引力的大小与两物体质量和距离的平方成正比。

考生需要掌握这个定律的表达式,并能够运用到相关问题的求解中。

2. 光学2.1 光的折射光的折射是光学中的重要现象,发生在光从一种介质传播到另一种介质时。

根据斯涅尔定律,入射光线、折射光线以及两种介质的折射率之间有一定的关系。

考生需要理解这个定律,并能够运用到实际问题的解决中。

2.2 光的反射与成像光的反射和成像是光学中的基础知识。

其中,平面镜的反射规律和球面镜的成像规律是必考的内容。

考生需要熟悉这些规律,并能够应用到实际问题中进行分析与计算。

2.3 光的波动性与粒子性光既具有波动性,也具有粒子性。

根据爱因斯坦的光电效应理论,当光作为粒子(光子)与物质相互作用时,会出现光电效应。

考生需要了解这个现象,并能够解释光的波动性与粒子性的实验现象和理论解释。

3. 电学3.1 电荷与电场电荷是电学的基本概念,电场是电荷周围的空间中存在的物理量。

考生需要理解这两个概念,并能够运用库仑定律计算电场强度和电场势能。

3.2 电流和电阻电流是电荷流动的现象,由电压驱动。

电阻是电流经过物质时所遭遇的阻力。

考生需要掌握欧姆定律和功率公式,并能够运用到相关问题的解决中。

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最新三年高考物理高频考点精选分类解析
考点13 万有引力定律与天体运动
【考点知识方法解读】
1.宇宙间的一切物体都是相互吸引的,引力的大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比。

万有引力适用于可以看作质点的物体之间的相互作用,质量分布均匀的球体可以视为质量集中于球心的质点。

万有引力定律是自然界普适定律之一。

2.一般天体都在自转,但天体的自转角速度不能太大,当天体赤道上的物体所受万有引力不足以提供向心力时,天体将解体。

3.研究天体的运动,当一个天体的质量远远大于另外天体的质量时,一般认为中心天体是不动的,环绕天体以中心天体的球心为圆心做匀速圆周运动,环绕天体只受到中心天体的万有引力作用,这个引力提供环绕天体做圆周运动的向心力。

4.两个质量相差不太大、相距较近的两个天体称为双星。

若忽略其他星球的影响,双星在万有引力作用下绕两者的质心(双星连线上一点)运动,运动周期相等。

【最新三年高考物理精选解析】
高频考点13 万有引力定律与天体运动
1. (2012·新课标理综)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 A.R
d -
1 B. R
d +
1 C. 2
)(
R
d R - D. 2
)(
d
R R -
2.(2010北京理综)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.1
2
4π3G ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭
B.1
2
34πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭
C.1
2
πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭
D.1
2
3πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭
2.【答案】D
【解析】赤道表面的物体对天体表面的压力为零,说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力,有
2
2
2G M m m R R
T
(
)π=,而天体质量M=
43
πR 3ρ,联立解得天
体自转周期G
T ρπ
3=
,所以正确答案为D 。

【点评】要使天体不解体,它的自转周期必须大于1
2
3πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭。

3. (2011重庆理综第21题)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 .23
1N N +⎛⎫ ⎪⎝⎭ B. 2
3
1N N ⎛⎫ ⎪-⎝⎭
C .3
21N N +⎛⎫ ⎪⎝⎭ D. 3
2
1N N ⎛⎫ ⎪-⎝⎭
3.【答案】
B
2
1r r =2
31N N ⎛⎫ ⎪-⎝⎭
,选项B 正确。

4.(2011四川理综卷第17题)据报道,天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”,名为“55 Cancri e ”,该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的
1480
,母星的体积约为太阳的60倍。

假设母星与太阳密度相同,“55 Cancri e ”与
地球均做匀速圆周运动,则“55 Cancri e ”与地球的 A.
C.向心加速度之比约
5.(2010全国新课标卷)太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看做圆轨道。

下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。

图中坐标系的横轴是lg (T /T 0) ,纵轴是lg (R /R 0);这里T 和R 分别是行星绕太阳运行周期和相应的圆轨道半径,T 0和R 0 分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。

下列4幅图中正确的是
5.【答案】B
【解析】:太阳系中的8大行星绕太阳做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律和万有引力定律,对于水星有G
2
0R m M =m 0 R 02
02⎪⎪⎭

⎝⎛T π
,, 对于行星有G
2
R
m M =mR 2
2⎪⎪⎭


⎛T π,, 联立解得3
0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛R R =2
0⎪⎪⎭

⎝⎛T T 两边取对数,得3 lg (R/R 0)=2 lg (T/T 0),所以正确选项是B 。

6.(2010上海物理)月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a ,设月球表面的重力加速度大小为1g ,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为2g ,则
A .1g a =
B .2g a =
C .12g g a +=
D .21g g a -=
7.(2010重庆理综卷第16题).月球与地球质量之比约为1∶80,有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成 的双星系统,它们都围绕月地连线上某点O 做匀速圆周运动。

据此观点,可知月球与地球绕O 点运动的线速度大小之比约为
A 1∶6400
B 1∶80
C 80∶1
D 6400∶1 7.【答案】C
【解析】月球和地球构成的双星系统绕某点O 做匀速圆周运动,彼此间的万有引力提供向心
力。

设月球和地球之间距离为l ,运动的角速度为ω,由G
2
M m l
=mv ω得v 月∶v 地=M 月∶
m 月=80∶1,,正确答案是C
8.(2012·重庆理综)冥王星与其附近的另一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
17
B .角速度大小约为卡戎的
17
C .线速度大小约为卡戎的7倍
D .向心力大小约为卡戎的7倍
8.【答案】:A 【解析】:由m 1r 1= m 2r 2,可得冥王星绕O 点运动的轨道半径约为卡戎的
17
,选
项A 正确;冥王星与另一星体卡戎绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动角速度相同,向心加速度大小相等,选项BD 错误;由v=ωr 可知线速度大小约为卡戎的17
,选项C 错误。

【考点定位】此题考查双星的运动。

9.(2012·浙江理综)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.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
10.(2010上海物理)如图,三个质点a 、b 、c 质量分别为m 1、m 2、M (M >> m 1,
M >> m 2).在C 的万有引力作用下,a 、b 在同一平面内绕c 沿逆时针方向做匀
速圆周运动,轨道半径之比r a :r b =1:4,则它们的周期之比T a :T b =______;从图示位置开始,在b 运动一周的过程中,a 、b 、c 共线了____次。

10. 【答案】1:8 8
【解析】根据r T
m
r
2
2
2
4Mm G
π=,得GM
r T 3
24π=
,所以T a :T b =1:8。

在b 运动
一周的过程中,a 运动8周,所以a 、b 、c 共线了8次。

【点评】此题考查万有引力定律、匀速圆周运动和圆周运动中的追击相遇问题。

11.(2010全国理综1) 如图,质量分别为m 和M 的两个星
球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动,星球A 和B 两者中心之间的距离为L 。

已知A 、B 的中心和O 三点始终共线,A 和B 分别在O 的两侧。

引力常数为G 。

(1)求两星球做圆周运动的周期:
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A 和B ,月球绕其轨道中心运行的周期为T 1。

但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆
周运动的,这样算得的运行周期记为T 2。

已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和
7.35×1022
kg 。

求T 2与T 1两者平方之比。

(结果保留3位小数)
解得T =2π
()
m M G L
3
+。

(2)将地月看成双星,由(1)得T 1=2π
()
m M G L
3
+。

将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得G
2
L
m M =mL 2
2⎪⎭

⎝⎛T π
化简得 T 2=2π
GM
L
3。

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