2013高考物理高频考点模拟精选训练专题16万有引力定律与天体运动

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高中物理高考物理万有引力定律的应用常见题型及答题技巧及练习题( 含答案 )一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用1．天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍．利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量．（引力常量为G）【答案】【解析】设两颗恒星的质量分别为m1 、m2，做圆周运动的半径分别为r1、 r2，角速度分别为w ,w．根据题意有12w1=w2①（1 分）r +r =r ②（ 1 分）12根据万有引力定律和牛顿定律，有G③（ 3分）G④（ 3 分）联立以上各式解得⑤（2分）根据解速度与周期的关系知⑥（2分）联立③⑤⑥式解得（3 分）本题考查天体运动中的双星问题，两星球间的相互作用力提供向心力，周期和角速度相同，由万有引力提供向心力列式求解2．“天舟一号”货运飞船于2017 年 4 月 20 日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。

已知地球质量为M ，半径为R，万有引力常量为G。

（1）求质量为m 的飞船在距地面高度为h 的圆轨道运行时的向心力和向心加速度大小。

（2）若飞船停泊于赤道上，考虑地球的自转因素，自转周期为小物体所受重力大小G0。

T0，求飞船内质量为m0的（3）发射同一卫星到地球同步轨道时，航天发射场一般选取低纬度还是高纬度发射基地更为合理？原因是什么？【答案】 (1)(2)(3)借助接近赤道的低纬度发射基地更为合理，原因是低纬度地区相对于地心可以有较大线速度，有较大的初动能【解析】【详解】（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有解得（2）根据万有引力定律及向心力公式，有及解得（3）借助接近赤道的低纬度发射基地更为合理，原因是低纬度地区相对于地心可以有较大线速度，有较大的初动能。

《万有引力定律与天体运动》教案

《万有引力定律与天体运动》教案第一章：引言1.1 课程简介本课程旨在帮助学生理解万有引力定律及其在天体运动中的应用。

我们将通过讲解、示例和练习，让学生掌握这一重要物理概念。

1.2 目标通过本章学习，学生将能够：描述万有引力定律的定义和特点。

解释万有引力定律在天体运动中的应用。

1.3 教学方法采用讲解、示例和练习相结合的方式进行教学，鼓励学生提问和参与讨论。

第二章：万有引力定律2.1 定律定义牛顿的万有引力定律指出，任何两个物体都相互吸引，吸引力的大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

2.2 定律公式F =G (m1 m2) / r^2其中，F表示两个物体之间的引力，G为万有引力常数，m1和m2分别为两个物体的质量，r为它们之间的距离。

2.3 教学方法通过示例和练习，让学生理解并掌握万有引力定律的定义和公式。

第三章：天体运动3.1 圆周运动天体运动中最常见的是圆周运动。

地球围绕太阳的运行、卫星围绕地球的运行都是圆周运动的例子。

3.2 向心力圆周运动中的向心力是由万有引力提供的。

万有引力使得天体沿着一定的轨道运行，这个轨道通常是椭圆形的。

3.3 教学方法通过示例和练习，让学生理解圆周运动和向心力的概念。

第四章：地球的运动4.1 地球的自转地球自转是指地球围绕自己的轴线旋转。

这个旋转产生了昼夜变化。

4.2 地球的公转地球公转是指地球围绕太阳运行。

这个运行产生了四季变化和昼夜长短的变化。

4.3 教学方法通过示例和练习，让学生理解地球自转和公转的概念。

5.1 本章回顾本章学习了万有引力定律和天体运动的基本概念。

学生需要通过练习题来巩固所学知识。

5.2 练习题请列出本章的学习目标，并给出与这些目标相关的练习题。

第六章：万有引力在天体运动中的应用6.1 行星运动定律开普勒定律描述了行星围绕太阳运动的规律。

其中，开普勒第三定律揭示了行星轨道半长轴与其公转周期的平方成正比。

6.2 引力势能在天体运动过程中，引力势能的改变与动能的改变相等。

无锡新领航教育特供：2013年高考物理高频考点模拟新题精选训练专题16 万有引力定律与天体运动

小升初中高考高二会考艺考生文化课一对一辅导 /wxxlhjy QQ:157171090 1 高考物理高频考点2013模拟新题精选训练专题16 万有引力定律与天体
运动
1．(2013浙江省海宁市质检)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
2．（2013辽宁省沈阳名校质检）宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕二球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动。

根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）
A ．双星相互间的万有引力减小
B ．双星做圆周运动的角速度增大。

万有引力定律和天体运动的动力学

万有引力定律和天体运动的动力学万有引力定律是牛顿力学的基石之一，揭示了天体运动的基本规律。

它准确地描述了两个物体之间的引力作用，并为解释地球绕太阳的运动、卫星绕行星的运动等提供了重要的理论基础。

本文将深入探讨万有引力定律和天体运动的动力学。

一、万有引力定律的基本原理万有引力定律是牛顿在1687年提出的，被视为自然科学的里程碑之一。

它的表述如下：两个物体之间存在相互吸引的力，这个力的大小与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比。

具体可以表示为：F =G * (m1 * m2) / r^2其中，F表示物体之间的引力大小，m1和m2分别表示两个物体的质量，r表示它们之间的距离，G为引力常量。

二、万有引力定律的应用1. 行星运动：万有引力定律为解释行星绕太阳的运动提供了基本框架。

根据万有引力定律，行星和太阳之间的引力使得行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。

同时，根据牛顿第二定律，行星在受到的引力作用下，会出现向心力，使得行星的轨道平衡稳定。

2. 卫星轨道：万有引力定律也可以解释卫星绕行星的运动。

同样，根据牛顿第二定律，卫星在受到引力的作用下，会出现向心力，使得卫星按照固定轨道绕行星运动。

根据万有引力定律的数学表达式，科学家们可以准确计算出卫星的轨道参数，以确保卫星在轨道上运行的稳定性。

3. 潮汐现象：万有引力定律还可以解释地球上的潮汐现象。

太阳和月亮对地球产生引力，这种引力会对海洋和陆地产生作用。

具体而言，引力会使得海洋产生潮汐现象，同时还会对地球的自转速度产生微小的影响。

三、天体运动的动力学天体运动的动力学研究着眼于解释天体运动的规律和运动轨迹。

在万有引力定律的基础上，科学家们提出了一系列的天体运动定律和理论模型。

1. 开普勒定律：开普勒是德国天文学家，他的研究成果为解释行星运动提供了重要的依据。

开普勒定律总结了行星运动的三个基本规律：行星轨道是椭圆、太阳在椭圆焦点上、行星与太阳连线的面积相等。

如何运用万有引力定律解决天体运动问题

如何运用万有引力定律解决天体运动问题引言：天体运动一直以来都是天文学中的重要研究领域。

除了运用天文望远镜观测天体，众多科学家还运用物理学中的定律，特别是万有引力定律，来解决天体运动问题。

本文将探讨如何运用万有引力定律解决天体运动问题，从中揭示宇宙的奥秘。

一、万有引力定律的基本概念和公式万有引力定律是由牛顿在17世纪提出的，它描述了任意两个物体之间的引力作用。

该定律可以总结为以下公式：F =G * (m1 * m2) / r^2其中，F是两个物体之间的引力，G为万有引力常数，m1和m2分别为两个物体的质量，r是它们之间的距离。

二、解决行星公转问题的方法1. 行星公转的引力计算以地球绕太阳公转为例，使用万有引力定律可以计算出地球受到的太阳引力。

假设地球的质量为m1，太阳的质量为m2，地球到太阳的距离为r，根据公式，我们可以计算出地球受到的引力F。

这个引力将使地球绕太阳旋转。

2. 推导行星公转轨道在行星公转问题中，需要找到行星的轨道方程。

由于行星的质量相对于太阳来说可以忽略不计，我们可以将地球近似为质点。

根据牛顿第二定律，行星所受的万有引力与行星的加速度有关。

通过解析几何学，可以得出行星的轨道方程。

三、解决卫星运动问题的方法1. 卫星绕地球的运动与行星公转不同，卫星绕地球运动需要考虑地球的质量对其产生的引力。

使用万有引力定律可以计算出卫星受到的地球引力。

同样地，通过求解卫星的运动轨迹方程，我们可以得到卫星运动的轨道。

2. 定位卫星的发射卫星定位是现代通信技术中不可或缺的部分。

为了在地球上的不同位置接收到信号，卫星的发射轨道需要精确计算和规划。

运用万有引力定律，科学家可以根据卫星质量、地球质量和所需的轨道高度，计算出卫星所需的发射速度和轨道位置。

四、探索星系和宇宙的运动万有引力定律不仅可以解释行星和卫星的运动，还可以应用于研究星系和宇宙的运动。

科学家通过观测星系中恒星的运动和轨道，运用万有引力定律来解释星系的运动轨迹，并理解宇宙的演化过程。

万有引力与天体运动高三物理总结及练习第二轮专题复习北京海淀

第一讲万有引力定律与天体运动一．开普勒行星运动定律1．椭圆轨道定律（开普勒第一定律）：所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上，绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上。

2．面积定律（开普勒第二定律）对于任一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

如图所示。

3．周期定律（开普勒第三定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

即a 3/T 2=k 。

二．万有引力定律1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。

2．万有引力定律的普遍性和适用条件：万有引力定律是自然界中一条普遍规律。

无论是宏观的庞大天体，还是微观的原子、电子；无论是有生命的物体，还是无生命的物体；万有引力都存在。

公式F=Gm 1m 2/r 2仅适用于质点或均匀球体，式中的r 是两个质点间的距离或两个均匀球体的球心间的距离。

三．万有引力与重力的关系重力是万有引力的一个分力，万有引力的另一个分力充当物体随地球自转所需要的向心力。

大小：赤道上：G=F-F n 其它位置：F n <<G<F 两极：G=F 方向：重力指向地心重力不指向地心重力指向地心根据上面的分析，可以得到g 随纬度的增大而增大四．应用万有引力定律解决天体圆周运动的两条基本思路1．万有引力等于重力a ．在天体表面，不考虑天体自转的情况下根据GMm/R 2=mg ，得g=GM/R 2b ．在天体外面，根据GMm/r 2=mg'，得g'=GM/r 2=GM/(R+h)2根据上面的分析，可以得到g 随高度的增大而减小2．万有引力充当向心力把天体的运动近似看成匀速圆周运动，其所需向心力都是来自万有引力，即GMm/r 2=ma n =mv 2/r=mω2r=m4π2r/T 2应用时根据实际情况选用适当的公式进行分析。

1．据报道，美国计划2021年开始每年送15000名游客上太空旅游。

万有引力定律与天体运动

万有引力定律与天体运动万有引力定律是物理学中最基础、最重要的定律之一，它描述了物体之间存在的万有引力以及天体的运动规律。

该定律由英国科学家牛顿在17世纪形成，并为后来的物理学发展奠定了坚实的基础。

本文将通过介绍万有引力定律的基本概念、公式推导、应用实例等方面，深入探讨万有引力定律与天体运动之间的关系。

一、万有引力定律的基本概念万有引力定律是牛顿力学的重要组成部分，它表明任何两个物体之间都存在引力的相互作用。

根据该定律，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。

其中，引力的大小用F表示，质量分别为m1和m2的两个物体之间的距离用r表示。

万有引力定律的表达式如下：F =G * m1 * m2 / r^2其中，G为万有引力常量，其值约为6.67 × 10^-11 N·m^2/kg^2。

万有引力定律是一个矢量关系，方向与两物体之间直线连接的方向相同，即引力是沿着物体之间连线的方向。

二、万有引力定律的公式推导万有引力定律的公式推导是基于牛顿第二定律和牛顿运动定律，其过程相对复杂，涉及到引力场、势能、力的合成等知识。

在这里，为了保持文章的连贯性和简洁性，略去具体的数学推导过程。

三、万有引力定律与天体运动的关系万有引力定律对于解释天体运动和宇宙中一系列现象具有重要的作用。

首先，根据牛顿的第一定律，物体将保持匀速直线运动，直到外力作用改变其状态。

在此基础上，万有引力定律解释了太阳系行星的椭圆轨道运动。

行星围绕太阳运行，其轨道可近似看作椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

同时，根据牛顿的第三定律，行星与太阳之间的引力大小相等，方向相反。

这样，行星在引力作用下沿椭圆轨道运动。

其次，万有引力定律还解释了地球上的重力现象。

地球表面的物体受到地球吸引力的作用，不断地向地心方向运动，形成了地球上的重力。

地球的引力是万有引力定律在地球尺度上的应用，它对地球上的物体产生的作用力与物体的质量成正比。

高考选择专题训练 (天体运动)

2013年高考物理专题训练---选择题（天体运动）一、知识链接：（一）、开普勒行星运动三大定律：1．轨道定律：；2．周期定律：；3．面积定律：。

（二）、万有引力定律：1．表达式：2．适用条件：两质点间、两匀质球体、质点与匀质球体间的引力。

3．解决天体运动的两大思路：⑴在行星表面上，重力近似等于万有引力。

⑵匀速圆周运动时，万有引力提供向心力。

4．三大宇宙速度：⑴第一宇宙速度（7.9km/s ）：又称最小发射速度，最大环绕速度。

计算公式： ⑵第二宇宙速度(11.2km/s)：又称脱离速度。

⑶第三宇宙速度(16.7km/s)：又称逃逸速度。

5．地球同步卫星：（若为地球不同轨道的卫星的特点：“越高越慢”）⑴周期一定：T ＝24小时 ⑵轨道一定：在赤道上空⑶高度一定 ⑷运行速度一定6．体积公式和双星运动：⑴体积公式： ⑵双星运动：向心力F 、周期T 和角速度相等。

二、专题训练：1．自1957年世界上发射第一颗人造卫星以来，人类的活动范围逐步扩展，现在已经能成功地把探测器送到火星上。

我国已实现了载人航天飞行，成功发射了探月卫星并着手实施登月计划。

下列有关卫星的说法正确的是 CA ．若卫星的轨道越高，其运行速度越小，周期也越小B ．地球同步卫星距地面的高度是一定值，可以定点在北京上空运行C ．在做匀速圆周运动的载人空间站中，宇航员不能用弹簧测力计测量物体的重力D ．在做匀速圆周运动的载人空间站中，宇航员受到力的作用，其所受合外力为零2．科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200 年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100 倍。

假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有（ A ）A ．恒星质量与太阳质量之比B ．恒星密度与太阳密度之比C ．行星质量与地球质量之比D ．行星运行速度与地球自转速度之比3．已知神舟九号飞船在离地球表面h 高处的轨道上做周期为T 的匀速圆周运动，地球的半径R ，万有引力常量为G 。

牛顿万有引力定律与天体运动

牛顿万有引力定律与天体运动在我们的日常生活中，我们常常能够感受到地球的引力。

当我们举起一颗苹果，它会落回地面；当我们行走在地面上时，我们能够感受到地球对我们的吸引力。

这就是一个简单的例子，说明了引力的存在和作用。

引力是一个广泛存在于整个宇宙中的力量，而牛顿的万有引力定律正是揭示了这一力量背后的科学原理。

牛顿的万有引力定律是物理学中最基本的定律之一，它被广泛应用于解释天体运动。

根据这个定律，任何两个物体之间都会存在引力，而这个引力的大小与这两个物体的质量和它们之间的距离有关。

简单来说，万有引力定律可以表示为F = G * (m1 * m2) / (r^2)，其中F表示两个物体之间的引力，G是一个常数，m1和m2分别是这两个物体的质量，而r代表它们之间的距离。

应用牛顿的万有引力定律，我们可以解释许多天体运动的现象。

首先，我们可以解释为什么地球和其他行星围绕太阳运行。

根据万有引力定律，太阳对地球和其他行星产生了引力，而这个引力使它们保持在太阳的引力场中，并围绕着太阳运动。

这就是我们所熟知的行星公转。

除了行星的公转，牛顿的万有引力定律还可以解释其他许多天体运动。

例如，根据这个定律，我们可以解释为什么天体之间会产生潮汐现象。

地球和月球之间的引力使得海洋发生周期性的涨潮和退潮。

这种现象在我们的生活中非常常见，而万有引力定律能够很好地解释其中的原因。

除了潮汐现象，万有引力定律还可以解释彗星的轨道。

彗星是一种由冰、尘埃和岩石组成的天体，在它们的运动过程中，受到太阳的引力作用，使得它们围绕太阳形成椭圆轨道。

这一现象同样可以用牛顿的万有引力定律来解释。

然而，尽管牛顿的万有引力定律在解释天体运动中获得巨大成功，它在特殊的情况下并不完全准确。

例如，在极端的高速运动或强引力场下，爱因斯坦的广义相对论更准确地描述了物体的运动和引力场的性质。

但是，在大多数情况下，牛顿的万有引力定律仍然是我们理解和解释天体运动的重要工具。

牛顿的万有引力定律不仅揭示了天体运动背后的科学原理，还赋予了人类对宇宙的更深入认识。

2013年高考物理总复习百题精炼(第3期) 专题2 曲线运动、万有引力与天体运动、机械能守恒定律(教师版)

2013年高考物理总复习百题精炼（第3期）专题2 曲线运动、万有引力与天体运动、机械能守恒定律（教师版）1．【2013•湖北联考】经长期观测发现，A 行星运行的轨道半径为R 0，周期为T 0但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t 0时间发生一次最大的偏离．如图所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A 行星外侧还存在着一颗未知行星B ，则行星B 运动轨道半径为（）A ．RR = B ．Tt t R R -=000C ． 320000)(T t t R R -= D ．3020T t t R R -=2．【2013•北京朝阳模拟】2011年12月美国宇航局发布声明宣布，通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星。

该行星被命名为开普勒一22b （Kepler 一22b ），距离地球约600光年之遥，体积是地球的2．4倍。

这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一圈。

若行星开普勒一22b 绕恒星做圆运动的轨道半径可测量，万有引力常量G 已知。

根据以上数据可以估算的物理量有（）A.行星的质量 B ．行星的密度 C ．恒星的质量 D ．恒星的密度【答案】C【解析】由万有引力定律和牛顿第二定律卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供，由2224T mr r Mm G π=求得地球质量2324GT r M π=，所以选项C 正确 3．【2013•江西模拟】如右图，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，它们的周期之比T a ∶T b =1∶k ；从图示位置开始，在b 运动一周的过程中，则（）A ．a 、b 距离最近的次数为k 次B ．a 、b 距离最近的次数为k+1次C ．a 、b 、c 共线的次数为2kD ．a 、b 、c 共线的次数为2k-24．【2013•安徽模拟】2012年8月28日消息，英国曼彻斯特大学的天文学家认为，他们已经在银河系里发现一颗由曾经的庞大恒星转变而成的体积较小的行星，这颗行星完全由钻石构成。

高考物理真题分类汇编万有引力

高考物理真题分类汇编-万有引力、航天一、选择题1. (2013·福建高考)设太阳质量为M,某行星绕太阳公转周期为T,轨道可视作半径为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.GM=2324r T πB.GM=2224r T π C.GM=2234r T π D.GM=324r T π【解题指南】解答本题时应理解以下两点: (1)建立行星绕太阳做匀速圆周运动模型。

(2)太阳对行星的万有引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。

【解析】选A 。

设行星质量为m,据2224Mm G m r r T π=得GM=2324r T π,故选A 。

2. (2013·广东高考)如图,甲、乙两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 C.甲的角速度比乙的大 D.甲的线速度比乙的大【解题指南】甲、乙两卫星分别绕两个不同的中心天体做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据F 万=F向,得出卫星的向心加速度、周期、角速度、线速度与中心天体质量的关系,从而得出甲、乙两卫星各个物理量的大小关系。

【解析】选A 。

甲、乙两卫星分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动,万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力。

由牛顿第二定律G 2mM r =ma=m 224T πr=m ω2r=m 2v r ,可得a=2GM r ,T=2π3r GM,ω=3GM r ,v=GMr。

由已知条件可得a 甲<a 乙,T 甲>T 乙,ω甲<ω乙,v 甲<v 乙,故正确选项为A 。

3. (2013·山东高考)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。

高考物理知识讲解万有引力定律在天体运动中的应用(提高) 专题复习资料含答案

物理总复习：万有引力定律在天体运动中的应用【考纲要求】1、掌握万有引力定律并能应用；2、理解三种宇宙速度及其区别。

【考点梳理】考点一、应用万有引力定律分析天体的运动 1、基本方法把天体（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．公式为 2222224(2)Mm v F G mm r mr m f r r r Tπωπ===== 解决问题时可根据情况选择公式分析、计算。

2、黄金代换式2GM gR =要点诠释：在地球表面的物体所受重力和地球对该物体的万有引力差别很小，在一般讨论和计算时，可以认为2MmGmg R=，且有2GM gR =。

在应用万有引力定律分析天体运动问题时，常把天体的运动近似看成是做匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供，我们便可以应用变换式2GM gR =来分析讨论天体的运动。

如分析第一宇宙速度：22Mm v G m r r =,v == ，r R =,代入后得 v =考点二、宇宙航行人造卫星1、宇宙速度（1）第一宇宙速度：人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度叫第一宇宙速度，又称环绕速度。

2MmGmg R =（R 为地球半径），所以17.9/v km 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）：2v =11.2 km/s ，使卫星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）：3v =16.7 km/s ，使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

2、近地卫星要点诠释：近地卫星其轨道半径r 近似地等于地球半径R ，其运动v === 7.9/km s 是所有卫星的最大绕行速度；运行周期T=85 min ，是所有卫星的最小周期；向心加速度29.8/a g m s ==是所有卫星的最大加速度。

3、地球同步卫星地球同步卫星，是指位于赤道平面内相对于地面静止的，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运行的人造地球卫星，因为同步卫星主要用于通信等方面，故同步卫星又叫通信卫星。

(新教材适用)高中物理第三章万有引力定律1.天体运动课后习题教科版

1.天体运动基础巩固1.(多选)下列说法正确的是()A.地心说认为:地球是宇宙的中心,太阳、月亮以及其他星球都绕地球运动B.哥白尼的日心说认为:宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动C.太阳是静止不动的,地球由西向东自转,使得太阳看起来自东向西运动D.地心说是错误的,日心说是正确的答案：AB解析：由物理学史可知,地心说认为地球是宇宙的中心,日心说认为太阳是宇宙的中心,日心说和地心说都有一定的局限性,可见A、B正确,C、D错误。

2.(多选)关于开普勒第三定律=k ,下列说法正确的是()A.k值对所有的天体都相同B.该公式适用于围绕太阳运行的所有行星C.该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星D.以上说法都不对答案：BC解析：开普勒第三定律=k中的k只与中心天体有关,对于不同的中心天体,k不同,A错。

此公式虽由行星运动规律总结所得,但它也适用于其他天体的运动,包括卫星绕地球的运动,B、C对,D错。

3.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示,F1和F2是椭圆轨道的两个焦点,行星在A点的速率比在B 点的大,则太阳位于()A.F2B.AC.F1D.B答案：A解析：根据开普勒第二定律:太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积,因为行星在A点的速率比在B点的速率大,所以太阳和行星的连线必然是行星与F2的连线,故太阳位于F2。

4.已知两颗行星的质量m1=2m2,公转周期T1=2T2,则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为()A. B.C. D.答案：C解析：由=k知,,则,与行星质量无关。

5.太阳系有八大行星,八大行星离地球的远近不同,绕太阳运转的周期也不相同。

下列图像能反映周期与轨道半径关系的是()答案：D解析：由开普勒第三定律知=k,所以R3=kT2,D正确。

6.行星A、B的质量分别为m1和m2,绕太阳运行的轨道半长轴分别为r1和r2,则A、B的公转周期之比为()A. B.C. D.无法确定答案：C解析：由开普勒第三定律=k,得,所以,C正确。

高考物理万有引力定律的应用技巧和方法完整版及练习题

高考物理万有引力定律的应用技巧和方法完整版及练习题一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用1．2018年是中国航天里程碑式的高速发展年，是属于中国航天的“超级2018”．例如，我国将进行北斗组网卫星的高密度发射，全年发射18颗北斗三号卫星，为“一带一路”沿线及周边国家提供服务．北斗三号卫星导航系统由静止轨道卫星（同步卫星）、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．图为其中一颗静止轨道卫星绕地球飞行的示意图．已知该卫星做匀速圆周运动的周期为T ，地球质量为M 、半径为R ，引力常量为G ．（1）求静止轨道卫星的角速度ω；（2）求静止轨道卫星距离地面的高度h 1；（3）北斗系统中的倾斜同步卫星，其运转轨道面与地球赤道面有一定夹角，它的周期也是T ，距离地面的高度为h 2．视地球为质量分布均匀的正球体，请比较h 1和h 2的大小，并说出你的理由．【答案】（1）2π=T ω；（2）23124GMT h R π（3）h 1= h 2 【解析】【分析】（1）根据角速度与周期的关系可以求出静止轨道的角速度；（2）根据万有引力提供向心力可以求出静止轨道到地面的高度；（3）根据万有引力提供向心力可以求出倾斜轨道到地面的高度；【详解】（1）根据角速度和周期之间的关系可知：静止轨道卫星的角速度2π=Tω （2）静止轨道卫星做圆周运动，由牛顿运动定律有：21212π=()()()Mm Gm R h R h T++ 解得：2312=4πGMTh R（3）如图所示，同步卫星的运转轨道面与地球赤道共面，倾斜同步轨道卫星的运转轨道面与地球赤道面有夹角，但是都绕地球做圆周运动，轨道的圆心均为地心．由于它的周期也是T ，根据牛顿运动定律，22222=()()()Mm Gm R h R h Tπ++ 解得：23224GMTh R π因此h 1= h 2．故本题答案是：（1）2π=T ω；（2）2312=4GMT h R π（3）h 1= h 2 【点睛】对于围绕中心天体做圆周运动的卫星来说，都借助于万有引力提供向心力即可求出要求的物理量．2．一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验：在离地面h 高处让小球以某一初速度水平抛出，他测出小球落地点与抛出点的水平距离为x 和落地时间t ，又已知该星球的半径为R ，己知万有引力常量为G ，求：（1）小球抛出的初速度v o （2）该星球表面的重力加速度g （3）该星球的质量M（4）该星球的第一宇宙速度v （最后结果必须用题中己知物理量表示）【答案】(1) v 0=x/t (2) g=2h/t 2 (3) 2hR 2/(Gt 22hR【解析】（1）小球做平抛运动，在水平方向：x=vt ，解得从抛出到落地时间为：v 0=x/t（2）小球做平抛运动时在竖直方向上有：h=12gt 2，解得该星球表面的重力加速度为：g=2h/t 2；（3）设地球的质量为M ，静止在地面上的物体质量为m ，由万有引力等于物体的重力得：mg=2MmGR 所以该星球的质量为：M=2gR G= 2hR 2/(Gt 2)；（4）设有一颗质量为m 的近地卫星绕地球作匀速圆周运动，速率为v ，由牛顿第二定律得： 22Mm v G m R R=重力等于万有引力，即mg=2MmGR，解得该星球的第一宇宙速度为：2hRv gR ==3．一宇航员登上某星球表面，在高为2m 处，以水平初速度5m/s 抛出一物体，物体水平射程为5m ，且物体只受该星球引力作用求：（1）该星球表面重力加速度（2）已知该星球的半径为为地球半径的一半，那么该星球质量为地球质量的多少倍．【答案】（1）4m/s 2；（2）110；【解析】（1）根据平抛运动的规律：x ＝v 0t 得0515x t s s v ＝＝＝由h ＝12gt 2 得：2222222/4/1h g m s m s t ⨯＝＝＝（2）根据星球表面物体重力等于万有引力：2G M mmg R 星星＝地球表面物体重力等于万有引力：2G M mmg R '地地＝则222411=()10210M gR M g R '⨯=星星地地＝点睛：此题是平抛运动与万有引力定律的综合题，重力加速度是联系这两个问题的桥梁；知道平抛运动的研究方法和星球表面的物体的重力等于万有引力．4．木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为v 0时，上升的最大高度可达h ．已知艾奥的半径为R ，引力常量为G ，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：（1）艾奥表面的重力加速度大小g 和艾奥的质量M ；（2）距艾奥表面高度为2R 处的重力加速度大小g ＇；（3）艾奥的第一宇宙速度v ．【答案】（1）2202R v M hG =；（2）2018v g h'=；（3）02Rv v h =【解析】【分析】【详解】（1）岩块做竖直上抛运动有2002v gh -=-，解得22v g h=忽略艾奥的自转有2GMm mg R =，解得222R v M hG= （2）距艾奥表面高度为2R 处有2(2)GMm m g R R '''=+，解得20'18v g h= （3）某卫星在艾奥表面绕其做圆周运动时2v mg m R=，解得02R v v h =【点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式222224Mm v G m m r m r ma r r Tπω====在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算5．某宇航员驾驶宇宙飞船到达某未知星球表面，他将一个物体以010m/s v =的速度从10m h =的高度水平抛出，测得落到星球表面A 时速度与水平地面的夹角为60θ=︒。

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1．(2013浙江省海宁市质检)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2．（2013辽宁省沈阳名校质检）宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕二球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动。

根据宇宙大爆炸理论,双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A．双星相互间的万有引力减小B．双星做圆周运动的角速度增大C．双星做圆周运动的周期减小D．双星做圆周运动的半径增大3．（2013安徽省联考）如图所示，一颗行星和一颗彗星绕同一恒星的运行轨道分别为A 和B ，A 是半径为r 的圆轨道，B为椭圆轨道，椭圆长轴QQ′为2r 。

P 点为两轨道的交点，以下说法正确的是A ．彗星和行星经过P 点时受到的万有引力相等B ．彗星和行星绕恒星运动的周期相同C ．彗星和行星经过P 点时的速度相同D ．彗星在Q′处加速度为行星加速度的1/44. （2013广东汕头市期末）质量为m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上做匀速圆周运动. 已知月球质量为M ，月球半径为R ，引力常量为G ，不考虑月球自转的影响，则A . 航天器的线速度v =B . 航天器的角速度GMR =ωC . 航天器的向心加速度a=GM /R 2D . 月球表面重力加速度g=GM /R 25．(2013河南平顶山期末)如图所示，A 为绕地球做椭圆轨道运动的卫星，B 为地球同步卫星，P 为A 、B 两轨道的交点。

下列说法中正确的是A ．卫星A 所受万有引力完全提供向心力B ．卫星B 相对地面静止，一定不会与A 相撞C ．卫星B 加速后其轨道可与卫星A 轨道相同D ．卫星A 在远地点加速后其轨道可以变成比B 轨道半径更大的圆轨道6．（2013四川攀枝花二模）在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的三颗卫星1m 、2m 、3m ，它们的轨道半径分别为1r 、2r 、3r ，且1r >2r >3r ,，其中2m 为同步卫星，若三颗卫星在运动过程中受到的向心力大小相等，则A ．相同的时间内，1m 通过的路程最大B ．三颗卫星中，3m 的质量最大C ．三颗卫星中，3m 的速度最大D ．1m 绕地球运动的周期小于24小时7．（2013福建三明市联考）2012年6月18日，“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现自动交会对接。

设地球半径为R ，地球表面重力加速度为g 。

对接成功后“神舟九号”和“天宫一号”一起绕地球运行的轨道可视为圆轨道，轨道离地球表面高度约为R 191，运行周期为T ，则（） A ．地球质量为2019（）2224GTπR 2 B ．对接成功后，“神舟九号”飞船的线速度为TR 1940π C ．对接成功后，“神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力为零D ．对接成功后，“神舟九号”飞船的加速度为g/T=TR 1940π，选项B 正确。

对接成功后，“神舟九号”飞船的加速度小于g ，神舟九号”飞船里的宇航员受到的重力不为零，选项CD 错误。

8 .(2013年安徽省合肥市一模)理论上可以证明，质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零。

假定地球的密度均匀，半径为R 。

若矿底部和地面处的重力加速度大小之比为k ，则矿井的深度为A.（1-k）RB.kRC. （R R9．（2013安徽省池州市期末）一名宇航员来到某星球上，如果该星球的质量为地球的一半．它的直径也为地球的一半，那么这名宇航员在该星球上的重力是他在地球上重力的（）A．4倍 B ．2倍C．0．5倍D．0．25倍答案：B解析：由mg=GMm/R2，这名宇航员在该星球上的重力是他在地球上重力的2倍，选项B正确。

10（2013无锡高三期末）．2012年5月6日，天空出现“超级大月亮”，月亮的亮度和视觉直径都大于平常，如图，究其原因，月球的绕地运动轨道实际上是一个偏心率很小的椭圆，当天月球刚好运动到近地点．结合所学知识判断下列与月球椭圆轨道运动模型有关的说法中正确的是A．月球公转周期小于地球同步卫星的公转周期B．月球在远地点的线速度小于地球第一宇宙速度C．月球在远地点的加速度小于在近地点的加速度D．月球在远地点的机械能小于在近地点的机械能11．（2013上海市黄浦区期末）关于万有引力定律，下列说法正确的是（）（A）牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值（B）万有引力定律只适用于天体之间（C）万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律（D）地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的答案：C解析：牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量的数值，万有引力定律适用于任何物体之间，万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律，选项AB错误C正确；地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是不相同的，选项D错误。

12．（2013河南开封一模）随着世界航空事业的发展，深太空探测已逐渐成为各国关注的热点，假设深太空中有一颗外星球，其质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的12，则下列判断正确的是：A．该外星球的同步卫星周期一定小于地球同步卫星的周期B．某物体在该外星球表面所受的重力是在地球表面所受重力的4倍C．该外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍D．绕该外星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星运行速度相同13．（2013山东济南期中检测）经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里.假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较( )A.“神舟星”的轨道半径大B.“神舟星”的公转周期大C.“神舟星”的加速度大D.“神舟星”受到的向心力大【答案】C【解析】根据线速度的定义式得：v=lt∆∆，已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里，可以得出：“神舟星”的线速度14. （2013山东济南测试）宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。

设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G．关于四星系统，下列说法错误的是( )A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动【答案】BD【解析】星体在其他三个星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕正15．（2013江苏省名校质检）太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统。

它们运行的原理可以理解为，质量为M的恒星和质量为m的行星（M>m），在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。

如图所示，我们可认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动（图中没有表示出恒星）。

设万有引力常量为G，恒星和行星的大小可忽略不计，则下图中粗略反映恒星、行星运动的轨道和位置的是（）答案：C解析：质量为M的恒星和质量为m的行星（M>m），在它们之间的万有引力作用下围绕它们的质心做匀速圆周运动。

由于M>m，粗略反映恒星、行星运动的轨道和位置的是图C。

16．（2013江西省红色六校联考）一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一，若收缩时质量不变，则与收缩前相比 ( )A ．同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的4倍B ．同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的2倍C ．星球的第一宇宙速度增大到原来的4倍D ．星球的第一宇宙速度增大到原来的2倍17．（2013四川绵阳二诊）一个物体静止在质量均匀的球形星球表面的赤道上。

已知万有引力常量为Ｇ，星球密度为ρ，若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零，则星球自转的角速度为A ．πρG 34 B ．G ρπ3 C ．πρG 34D ．G ρπ3 答案：A解析：由G2Mm R=mR ω2,M=ρV,，V=4πR 3/3，联立解得ω=πρG 34，选项A 正确。

18．（2013年浙江省宁波市期末）若用假想的引力场线描绘质量相等的两星球之间的引力场分布，使其它星球在该引力场中任意一点所受引力的方向沿该点引力场线的切线上．指向箭头方向。

则描述该引力场的引力场线分布图是答案：B解析：其它星球在该引力场中任意一点必定受到两星球的万有引力，描述该引力场的引力场线分布图是图B 。

19. (2013云南省玉溪质检)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，他们都围绕地月连线上某点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. 6400:120、（2013杭州名校质检）如图所示，发射远程弹道导弹，弹头脱离运载火箭后，在地球引力作用下，沿椭圆轨道飞行，击中地面目标B 。

C 为椭圆轨道的远地点，距地面高度为h 。

已知地球半径为R ，地球质量为M ，引力常量为G 。

关于弹头在C 点处的速度v 和加速度a ，下列结论正确的是（）A ．h R GM v +=，()2h R GM a += B ．h R GM v +<，()2h R GM a += C ．h R GM v +=，()2h R GM a +> D ．h R GM v +<，()2h R GM a +< 答案：B解析：若弹头在半径为R+h 的圆轨道上围绕地球做匀速圆周运动，弹头在C 点处的速度hR GM v +=。

弹头做椭圆轨道运动到远地点，弹头在C 点处的速度h R GM v +<。

由万有引力定律和牛顿第二定律，弹头在C 点的加速度()2h R GM a +=，选项B 正确。

21. （2013河南洛阳市一模）某星球的质量为M ，在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度v 0平抛一物体，经过时间t 该物体落到山坡上。

欲使该物体不再落回该星球的表面，求至少应以多大的速度抛出该物体？（不计一切阻力，万有引力常数为G ）22（2013浙江省舟山市期末联考）在半径R ＝5000km 的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示。