(通用版)2020版高考物理大二复习专题二第5讲万有引力与航天课件

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解析:根据开普勒第二定律可知,海王星离太阳越近线速度越大,从P
到Q的速率逐渐变小,所以从P到M经历的时间小于
������0 4
,故选项A错
误,选项C正确;海王星绕太阳运动过程中只有引力做功,机械能守
恒,故选项B错误;太阳对海王星的万有引力沿两星体的连线指向太
阳,从M到N,海王星到太阳的距离先变大后变小,万有引力对它先做
考点1 考点2 考点3 考点4
解析:小球做自由落体运动,则有 h=12gt2,解得该星球表面的重力 加速度 g=2������2ℎ,故 B 错误;对星球表面的物体,万有引力近似等于重力, 即 G���������������2���=mg,可得该星球的质量 M=2���ℎ������������2���2,故 A 正确;由������������������2������ = ������������������2=mg,得该星球的第一宇宙速度 v= ������������ = 2���ℎ��� ������,故 C 错误;该星球 的密度 ρ=43π������������3 = 2π3������ℎ������������2,故 D 错误。
径为 2R,如图所示。联立解得地球自转周期的最小值约为 4 h。根据
开普勒第三定律������������32=K 同样可以得出正确答案,选项 B 正确。
答案:B
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3.(2019全国卷Ⅲ)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆
周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运 行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金<R地<R火, 由此可以判定( ) A.a金>a地>a火 B.a火>a地>a金 C.v地>v火>v金 D.v火>v地>v金 解析:由万有引力提供向心力得,������������������2������=ma=������������������2。由 a=���������������2���可知,a∝���1���2, 可判断 A 正确、B 错误;由 v= ������������������可知,半径增加,速度减小,可判断 C、 D 错误。
答案:A
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4.(多选)(2017全国卷Ⅱ)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近
日点,Q为远日点。M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为T0。 若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经过M、Q 到N的运动过程中 ( ) A.从P到M所用的时间等于���4���0 B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大 C.从P到Q阶段,速率逐渐变小 D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功
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2.(2016全国卷Ⅰ)利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤
道上任意两点之间保持无线电通信。目前,地球同步卫星的轨道半 径约为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小,若仍仅用三 颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( ) A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h
第三定律:������������23=k,已知������������������������
=
41,可得������������������������33
=
������������2 ������������2
=
614,化简可得
TP∶TQ=8∶
1,选项 C 正确。
答案:C
考点1 考点2 考点3 考点4
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解析:地球同步卫星绕地球运动时,万有引力提供向心力,即
������������������2·������=m
2π ������
2
·r,整理得
T2=4π������2������������3。假设地球半径为
R,目前同步卫星
的半径 r1=6.6R,周期是 2419全国卷Ⅱ)2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面
软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表 面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图象 是( )
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解析:本题考查万有引力定律。根据万有引力定律 F=G������������2������=G(���������+������ℎ���)2 可知,探测器所受的地球引力F随h增加而减小, 但不是线性关系。因此F-h图象应是一曲线,D正确,A、B、C错误。 答案:D
C.5×1015 kg/m3 D.5×1018 kg/m3
解析:设星体“赤道”表面上有一质量为 m 的物体,当其刚好不脱离
星体时,星体的体积最大,密度最小,其所受万有引力提供物体随星体
做匀速圆周运动的向心力,有 G������������2������=m
2π ������
2r,星体密度
������
负功后做正功,选项D正确。
答案:CD
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5.(2018全国卷Ⅲ)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,
其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为 地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A.2∶1 B.4∶1 C.8∶1 D.16∶1
解析:两个卫星都是绕同一中心天体(地球)做圆周运动,根据开普勒
天体质量和密度的估算
例1(2018全国卷Ⅱ)2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)
发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms,假设星体为
质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2。以
周期T稳定自转的星体的密度最小值约为( )
A.5×109kg/m3 B.5×1012 kg/m3
ρ= ������
=
������
43����3,
解得 ρ=���3������π���2≈5×1015 kg/m3,选项 C 正确。
答案:C
考点1 考点2 考点3 考点4
方法归纳天体质量及密度的估算方法
考点1 考点2 考点3 考点4
对应训练 1.(2019黑龙江哈尔滨三中模拟)宇航员站在某一星球上,将一个 小球距离星球表面h高度处由静止释放,使其做自由落体运动,经过 时间t后小球到达星球表面。已知该星球的半径为R,引力常量为G, 则下列说法正确的是( ) A.该星球的质量为2���ℎ������������2���2 B.该星球表面的重力加速度为2ℎ������2 C.该星球的第一宇宙速度为2���ℎ���2������ D.通过以上数据无法确定该星球的密度