2013届高考物理第一轮23天体运动
高考物理天体运动问题的专题研究
天体运动问题的专题研究例1如图所示，m1、m2为两颗一前一后在同一轨道绕地球做匀速圆周运动的卫星，试述用何种方法可使卫星m2追上前面的卫星m1？解析m2不能像在地面上行驶的汽车一样加大速度去追赶m1，而应先通过反向制动火箭把速度变小，这样万有引力就大于m2做匀速圆周运动所需要的向心力，从而轨道半径变小，在较低轨道上匀速圆周运动。
由于在较低轨道上m2的运行速率要大些，大于m1的运行速率，就会慢慢赶上前上方的m1，再在恰当位置m2通过助推火箭把速度变大，这时万有引力又小于所需要的向心力，m2将做离心运动，轨道半径将变大到与m1相同，这时m2就追上了m1。
例2 2006年2月10日，面向社会征集的月球探测工程标志最终确定。
上海设计师作品“月球之上”最终当选。
我国的探月计划分为“绕”“落”“回”三阶段。
第一阶段“绕”的任务由我国第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”来承担。
发射后，“嫦娥一号”探测卫星将用8天至9天的时间完成调相轨道段、地—月转移轨道段和环月轨道段的飞行。
其中，假设地—月转移轨道阶段可以简化为：绕地球做匀速圆周运动的卫星，在适当的位置点火加速，进入近地点在地球表面附近、远地点在月球表面附近的椭圆轨道运行，如图所示。
若要此时的“嫦娥一号”进入环月轨道，则必须（）A．在近地点P启动火箭向运动的反方向喷气B．在近月点（远地点）Q启动火箭向运动的反方向喷气C．在近月点（远地点）Q启动火箭向运动方向喷气D．在近地点P启动火箭向运动方向喷气解析要使月球探测卫星在地球椭圆轨道上变轨绕月球运行，则必须在近月点Q处点火减速，即启动火箭向运动的方向喷气使探测器减速，使月球对探测卫星的引力大于做圆周运动所需的向心力而做向心的变轨运动，正确答案为选项C。
例3天文学家观察到哈雷彗星的周期约是75年，离太阳最近的距离是8.9×1010 m，但它离太阳最远距离不能测出。
试根据开普勒定律计算这个最远距离。
已知太阳系的开普勒常量k=3.354×1018 m3/s2。
物理高考专题-天体运动
天体运动一、开普勒行星运动定律（不仅适用于行星绕太阳，也适用于卫星绕行的运动）第一定律：轨道定律——行星（卫星）绕太阳的运动轨迹是椭圆，太阳（行星）处于椭圆的一个焦点上。
第二定律：面积定律——行星（卫星）与太阳（行星）的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
推论：离中心天体越近，线速度越大，角速度越大。
第三定律：周期定律——轨道半长轴的三次方与周期平方的比值是一个定值，该定值与中心天体有关。
k Ta =23二、求解天体质量的两个思路1、黄金代换式 2gR GM =➩GgR M 2=G ：引力常量 M ：天体自身质量 g ：天体表面重力加速度 R ：天体自身半径 2、利用环绕天体做匀速圆周运动的相关物理量计算中心天体质量——万有引力提供向心力r T m r m r v m r Mm G 2222)2(πω===（r ：环绕天体到中心天体球心的距离）➪ G r v M 2= G r M 32ω= 2324GT r M π= GT v M π23= 3、对应天体密度公式VM=ρ GRgπρ43=3243GR r v πρ= 33243GR r πωρ= 3233R GT r πρ= 32383GR T v πρ=三、中心天体与环绕天体系统各物理量的变化关系rGMv =r ↑ v ↓ 3rGM=ω r ↑ ω↓ GM r T 32π= r ↑ T ↑ 2rGMa n =r ↑ n a ↓ 四、变轨问题升空过程：1→2→3需在Q 点和P 点分别点火加速速度关系：1Q v <2Q v 2P v <3P v又因为1和3轨道均为圆轨道，由r ↑ v ↓可知：2P v <3P v <1Q v <2Q v （2轨道上Q →P 过程中引力做负功）回收过程：3→2→1需在P 点和Q 点分别点火减速，故速度关系仍满足2P v <3P v <1Q v <2Q v 加速度关系：mF a 引=，故21Q Q a a =>32P P a a =。
高考物理复习：天体运动中的三类问题
C.线速度的大小关系为va<vc<vb
D.向心加速度的大小关系为aa<ac<ab
解析:质量未知,无法比较向心力大小,故 A 错误。静止卫星和赤道上静止的
物体周期相等,角速度相等,ωa=ωc,而 rb<rc,根据 ω=
'
可知,ωc<ωb,所以
3
ωa=ωc<ωb,根据角速度和周期的关系可知,Ta=Tc>Tb,故 B 错误。a、c 角速度
地
小。由
2
4π2
=m
2
公式可知,做圆周运动的半径越小,则运动周期越小。由于
需要三颗卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信,所以由几何关系
可知三颗静止卫星的连线构成等边三角形并且三边与地球相切,如图。
3
由几何关系可知地球静止卫星的轨道半径为 r'=2R。由开普勒第三定律 2 =k,
(+ℎ)
地
3
h=
Gm T2
地
42
-R=3.6×107 m=6R。
Gm
地
(5)速率一定:v= R+h =3.1×103 m/s。
m m
(6)向心加速度一定:由 G
地
(R+h)
2 =man 得 an=
Gm
地
2 =0.23
(R+h)
m/s2,即地球静止卫星
的向心加速度等于轨道处的重力加速度。
(7)绕行方向一定:运行方向与地球自转方向一致。
第二环节
关键能力形成
能力形成点1
赤道上物体、近地卫星与静止卫星的差异(师生共研)
整合构建
1.近地卫星、静止卫星及赤道上物体的比较
高考物理天体运动公式
高考物理天体运动公式1、功：W=Fco(定义式){W:功(J)，F:恒力(N)，:位移(m)，:F、间的夹角｝2、重力做功：Wab=mghab{m:物体的质量，g=9。
8m、210m、2，hab：a与b高度差(hab=ha-hb)}3、电场力做功：Wab=qUab{q:电量(C)，Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=a-b｝4、电功：W=UIt(普适式){U：电压(V)，I:电流(A)，t:通电时间()｝5、功率：P=W、t(定义式){P:功率[瓦(W)]，W:t时间内所做的功(J)，t:做功所用时间()｝6。
汽车牵引力的功率：P=Fv;P平=Fv平{P:瞬时功率，P平:平均功率}7。
汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vma=P额、f)8。
电功率：P=UI(普适式){U：电路电压(V)，I：电路电流(A)｝9。
焦耳定律：Q=I2Rt{Q:电热(J)，I:电流强度(A)，R:电阻值()，t:通电时间()｝10。
纯电阻电路中I=U、R;P=UI=U2、R=I2R;Q=W=UIt=U2t、R=I2Rt11、动能：Ek=mv2、2{Ek:动能(J)，m：物体质量(kg)，v:物体瞬时速度(m、)｝12、重力势能：EP=mgh{EP:重力势能(J)，g:重力加速度，h:竖直高度(m)(从零势能面起)｝13、电势能：EA=qA{EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，A:A点的电势(V)(从零势能面起)｝14、动能定理(对物体做正功,物体的动能增加)：W合=mvt2、2-mvo2、2或W合=EK{W合:外力对物体做的总功，EK:动能变化EK=(mvt2、2-mvo2、2)｝高考物理易错知识点1、受力分析，往往漏力百出对物体受力分析，是物理学中最重要、最基本的知识，分析方法有整体法与隔离法两种。
对物体的受力分析可以说贯穿着整个高中物理始终，如力学中的重力、弹力(推、拉、提、压)与摩擦力(静摩擦力与滑动摩擦力)，电场中的电场力(库仑力)、磁场中的洛伦兹力(安培力)等。
高考一轮复习 专题4 天体运动的“两类热点”问题
专题四 天体运动的“两类热点”问题考点突破热点一 赤道上的物体、同步卫星和近地卫星师生共研1．同步卫星和近地卫星比较二者都是由万有引力提供向心力⎝ ⎛⎭⎪⎫GMm r 2＝mv2r ＝m ω2r ，是轨道半径不同的两个地球卫星，应根据卫星运行参量的变化规律比较各物理量．2．同步卫星和赤道上的物体比较二者的角速度相同，即周期相等，半径不同，由此比较其他物理量．注意：赤道上的物体由万有引力和支持力的合力提供向心力，G Mm r 2＝m v2r 不适用，不能按照卫星运行参量的变化规律判断．3．近地卫星和赤道上的物体比较先将近地卫星和赤道上物体分别与同步卫星比较，然后再对比二者的各物理量．例1 [2021·广州一模]如图所示，A 是地球的同步卫星，B 是地球的近地卫星，C 是地面上的物体，A 、B 、C 质量相等，均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设A 、B 、C 做圆周运动的向心加速度为a A 、a B 、a C ，周期分别为T A 、T B 、T C ，A 、B 、C 做圆周运动的动能分别为E kA 、E kB 、E kC .下列关系式正确的是( )A ．aB ＝aC >a A B ．a B >a A >a C C ．T A ＝T B <T CD ．E kA <E kB ＝E kC练1 国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( )A ．a 2>a 1>a 3B ．a 3>a 2>a 1C ．a 3>a 1>a 2D ．a 1>a 2>a 3练2 (多选)如图所示，同步卫星与地心的距离为r ，运行速率为v 1，向心加速度为a 1；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.a1a2＝rRB.a1a2＝⎝⎛⎭⎪⎫Rr2 C.v1v2＝rRD.v1v2＝Rr题后反思赤道上的物体(A)、近地卫星(B)和地球同步卫星(C)之间常见的运动学物理量比较如下：半径r A<r B<r C周期T A＝T C>T B角速度ωA＝ωC<ωB线速度v A<v C<v B向心加速度a A<a C<a B热点二卫星(航天器)的变轨及对接问题多维探究题型1|卫星变轨问题1．卫星变轨的实质两类变轨离心运动近心运动变轨起因卫星速度突然增大卫星速度突然减小受力分析G<m G>m变轨结果变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动2．人造卫星的发射过程，如图所示．(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上．(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.例2 近年来，我国的航天事业飞速发展，“嫦娥奔月”掀起高潮．“嫦娥四号”进行人类历史上的第一次月球背面登陆．若“嫦娥四号”在月球附近轨道上运行的示意图如图所示，“嫦娥四号”先在圆轨道上做圆周运动，运动到A点时变轨为椭圆轨道，B点是近月点，则下列有关“嫦娥四号”的说法正确的是( ) A．“嫦娥四号”的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B．“嫦娥四号”要想从圆轨道进入椭圆轨道必须在A点加速C．“嫦娥四号”在椭圆轨道上运行的周期比圆轨道上运行的周期要长D．“嫦娥四号”运行至B点时的速率大于月球的第一宇宙速度题型2|卫星的对接问题在低轨道运行的卫星，加速后可以与高轨道的卫星对接．同一轨道的卫星，不论加速或减速都不能对接．例3 [2021·南宁一模]我国是少数几个掌握飞船对接技术的国家之一，为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利对接，具体操作应为( )A．飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动接触后对接B．空间站在前、飞船在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动，在合适的位置飞船加速追上空间站后对接C．空间站在高轨道，飞船在低轨道且两者同向飞行，在合适的位置飞船加速追上空间站后对接D．飞船在前、空间站在后且两者在同一轨道同向飞行，在合适的位置飞船减速然后与空间站对接题型3|变轨前、后各物理量的变化规律4 2020年10月6日，诺贝尔物理学奖的一半颁给了给出黑洞形成理论证明的罗杰·彭罗斯，引起世界轰动．黑洞是近代引力理论所预言的宇宙中的一种特殊天体，在黑洞引力范围内，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出，欧洲航天局由卫星观察发现银河系中心存在一个超大型黑洞，假设银河系中心仅存一个黑洞，太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量(引力常量为已知)( )A．太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期B．太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离C．太阳系的运行速度和该黑洞的半径D．太阳系绕该黑洞公转的周期和轨道的半径题后反思航天器变轨的问题“四个判断”(1)判断速度①在两轨道切点处，外轨道的速度大于内轨道的速度．②在同一椭圆轨道上，越靠近椭圆焦点速度越大．③对于两个圆轨道，半径越大速度越小．(2)判断加速度①根据a ＝，判断航天器的加速度．②公式a ＝对椭圆不适用，不要盲目套用．(3)判断机械能①在同一轨道上，航天器的机械能守恒．②在不同轨道上，轨道半径越大，机械能一定越大．(4)判断周期：根据开普勒第三定律，行星轨道的半长轴(半径)越大周期越长．题型4|卫星的追及相遇问题行星A和B围绕恒星O做匀速圆周运动，周期分别为T A和T B.设t＝0时刻，A、B和O三者共线，则三者再次共线所需要的最少时间t满足以下条件：情境图若A、B公转方向相同若A、B公转方向相反t0＝0时，A、B在O同侧(A、B再次在O同侧)⎝⎛⎭⎪⎫2πT B－2πT At＝2πtT B－tT A＝1(A、B再次在O同侧)⎝⎛⎭⎪⎫2πT A＋2πT Bt＝2πtT A＋tT B＝1t0＝0时，A、B在O异侧⎝⎛⎭⎪⎫2πT B－2πT At＝πtT B－tT A＝12⎝⎛⎭⎪⎫2πT A＋2πT Bt＝πtT A＋tT B＝12例5 火星冲日现象即火星、地球和太阳刚好在一条直线上，如图所示．已知火星轨道半径为地球轨道半径的1.5倍，地球和火星绕太阳运行的轨道都视为圆且两行星的公转方向相同，则( ) A．火星与地球绕太阳运行的线速度大小之比为2：3B．火星与地球绕太阳运行的加速度大小之比为4：9C．火星与地球的公转周期之比为：D．2021年10月13日前有可能再次发生火星冲日现象练3 [2021·湖南怀化一模]随着嫦娥奔月梦想的实现，我国不断刷新深空探测的“中国高度”．“嫦娥”卫星整个飞行过程可分为三个轨道段：绕地飞行调相轨道段、地月转移轨道段、绕月飞行轨道段．我们用如图所示的模型来简化描绘“嫦娥”卫星飞行过程，假设调相轨道和绕月轨道的半长轴分别为a、b，公转周期分别为T1、T2.关于“嫦娥”卫星的飞行过程，下列说法正确的是( )A．＝B．“嫦娥”卫星在地月转移轨道上运行的速度应大于11.2 km/sC．从调相轨道切入到地月转移轨道时，卫星在P点必须减速D．从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星在Q点必须减速练4 [2021·成都七中二诊](多选)2020年3月9日我国成功发射第54颗北斗导航卫星，意味着北斗全球组网仅差一步之遥．人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从近地圆轨道Ⅰ的A点先变轨到椭圆轨道Ⅱ，然后在B点变轨进入地球同步轨道Ⅲ，则( )A．卫星在同步轨道Ⅲ上的运行速度小于7.9 km/sB．卫星在轨道Ⅱ稳定运行时，经过A点时的速率比过B点时小C．若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，则T1<T2<T3D．现欲将卫星由轨道Ⅱ变轨进入轨道Ⅲ，则需在B点通过点火减速来实现思维拓展卫星通信中的“阴影区”问题在卫星的通信、观测星体问题中，由于另一个星体的遮挡出现“阴影区”，解决此类问题的基本方法是：(1)建立几何模型：通过构建平面几何画图，找出被星体挡的“阴影区”．(2)建立几何关系：关键是找出两个星体转动角度之间的几何关系．例1 [2020·福州二模]有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行周期是地球近地卫星的2倍，卫星圆形轨道平面与地球赤道平面重合，卫星上有太阳能收集板可以把光能转化为电能，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，忽略地球公转，此时太阳处于赤道平面上，近似认为太阳光是平行光，则卫星绕地球一周，太阳能收集板的工作时间为( )A. B. C. D.例2 侦察卫星对国家有极高的战略意义，尤其是极地侦察卫星．极地侦察卫星在通过地球两极的圆轨道上运行，由于与地球自转方向垂直，所以理论上可以观察到地球上任何一处．假如它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件的情况下全都拍摄下来，在卫星通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？(设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T)专题四天体运动的“两类热点”问题考点突破例1 解析：C与A的角速度相同，根据a＝ω2r，可知a C<a A；根据卫星的加速度a＝，可知a A<a B；所以a C<a A<a B，故A项错误，B项正确；对卫星A、B，由开普勒第三定律＝k，知T A>T B，卫星A是地球的同步卫星，则T A＝T C，所以T A＝T C>T B，故C项错误；对于卫得A、B，由v＝分析知v A<v B.由于卫星A、C角速度相等，由v＝ωr分析知v C<v A，所以v C<v A<v B，卫星的动能为：E k＝mv2可得：E kC<E kA<E kB，故D项错误．答案：B练1 解析：由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a＝ω2r，r2>r3，则a2>a3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，G＝ma，由题目中数据可以得出，r1<r2，则；综合以上分析有，a1>a2>a3，选项D正确．答案：D练2 解析：对于卫星，其共同特点是由万有引力提供向心力，有G＝m，故＝.对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同特点是角速度相等，有a＝ω2r，故＝.答案：AD例2 解析：“嫦娥四号”的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9 km/s，小于地球的第二宇宙速度11.2 km/s，故A错误；“嫦娥四号”要想从圆轨道变轨到椭圆轨道，必须在A点进行减速，故B错误；由开普勒第三定律知＝，由题图可知，圆轨道的半径r大于椭圆轨道的半长轴a，故“嫦娥四号”在圆轨道上运行的周期T1大于在椭圆轨道上运行的周期T2，所以C错误；“嫦娥四号”要想实现软着陆，运行至B点时必须减速才能变为环月轨道，故在B点时的速率大于在环月轨道上运行的最大速率，即大于月球的第一宇宙速度，故D正确．答案：D例3 解析：飞船在轨道上高速运动，如果在同一轨道上沿相反方向运动，则最终会撞击而不是成功对接，故A项错误；两者在同一轨道上，飞船加速后做离心运动，则飞船的轨道抬升，故不能采取同一轨道加速对接，故B项错误；飞船在低轨道加速做离心运动，在合适的位置，飞船追上空间站实现对接，故C项正确；两者在同一轨道飞行时，飞船突然减速做近心运动，飞船的轨道高度要降低，故不可能与同一轨道的空间站实现对接，故D项错误．答案：C例4 解析：太阳系绕银河系中心的黑洞做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有G＝mr＝m＝mω2r＝mωv，分析可知，要计算黑洞的质量M，需知道太阳系的公转周期T与轨道半径r，或者线速度v与轨道半径r，或者轨道半径r与角速度ω，或者角速度ω、线速度v与轨道半径r，选项A、B、C 错误，D正确．答案：D例5 解析：火星和地球绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，有G＝m＝ma＝m r，得v＝，a＝，T＝2π.由v＝可知v∝，则火星与地球的公转线速度大小之比为，选项A错误；由a＝可知a∝，则火星与地球的向心加速度大小之比为4∶9，选项B正确；由T＝2π可知T∝，则火星与地球公转周期之比为3∶2，选项C错误；再次相距最近时，地球比火星多转动一周，则据此有t＝2π，其中T火∶T地＝3∶2，解得t≈2.2年，故下一次发生火星冲日现象的时间为2022年10月13日前后，选项D错误．答案：B练3 解析：根据开普勒第三定律，调相轨道与绕月轨道的中心天体分别对应地球和月球，故它们轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值不相等，故A错误；11.2 km/s是第二宇宙速度，是地球上发射脱离地球束缚的卫星的最小发射速度，由于嫦娥卫星没有脱离地球束缚，故其速度小于11.2 km/s，故B错误；从调相轨道切入到地月转移轨道时，卫星的轨道将持续增大，故卫星需要在P点做离心运动，故在P 点需要加速，故C错误；从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星相对月球而言，轨道半径减小，需要在Q点开始做近心运动，故卫星需在Q点减速，故D正确．答案：D练4 解析：卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有＝，得v＝.可知卫星运动半径r越大，运行速度v越小，所以卫星绕近地轨道运行时速度最大，即地球的最大的环绕速度(7.9 km/s)，则卫星在同步轨道Ⅲ上的运行速度小于7.9 km/s，选项A正确．卫星在轨道Ⅱ上从A向B运动过程中，万有引力对卫星做负功，动能逐渐减小，速率也逐渐减小，所以卫星在轨道Ⅱ上过A点的速率比卫星在轨道Ⅱ上过B点的速率大，选项B错误．设卫星在轨道Ⅰ上运行的轨道半径为r1、轨道Ⅱ的半长轴为r2、在轨道Ⅲ上运行的轨道半径为r3.根据图中几何关系可知r1<r2<r3，又由开普勒第三定律有＝k，可得T1<T2<T3，选项C正确．卫星在B点要进入Ⅲ必须加速做离心运动，所以卫星在B点通过点火加速可实现由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，选项D错误．答案：AC思维拓展典例1 解析：地球近地卫星做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律：mg＝mR T＝2π，此卫星运行周期是地球近地卫星的2倍，所以该卫星运行周期T′＝4π，由＝m′r，＝m′g，得r＝2R.如图，当卫星在阴影区时不能接受阳光，据几何关系：∠AOB＝∠COD＝，卫星绕地球一周，太阳能收集板工作时间为：t＝T′＝.答案：C典例2 解析：设卫星运行周期为T1，则有G＝(h＋R)物体处于地面上时有G＝m0g解得T1＝在一天内卫星绕地球转过的圈数为，即在一天中有次经过赤道上空，所以每次摄像机拍摄的赤道弧长为s＝＝T1，将T1代入，可得s＝.答案：。
高考物理天体运动知识点
高考物理天体运动知识点天体运动是物理学中重要的一部分，包含了行星运动、月球运动、恒星运动等多个方面。
在高考物理考试中，天体运动常常是涉及的一个重要知识点。
本文将围绕高考物理天体运动知识点展开讨论，探讨地球的自转和公转、行星运动以及恒星运动等内容。
一、地球的自转和公转地球的自转是指地球围绕自身轴线旋转的运动。
地球自转的周期为一天，也就是24小时。
地球自转产生了昼夜的交替现象。
地球的公转则是指地球绕太阳旋转的运动。
地球公转的周期为一年，也就是365.25天。
地球的公转使得我们能够感受到季节的变化。
地球的自转和公转对应了天体运动的基本规律，同时也影响着地球上的各种现象。
例如，地球自转引起了地球的赤道球面膨胀，使得地球呈赤道略扁、极度略鼓出的形态。
地球公转使得地球上不同地区的温度和气候发生了巨大变化。
二、行星运动行星是太阳系中围绕太阳运行的天体，包括地球在内的八大行星。
高考物理中常常涉及太阳系行星的运动轨迹和性质。
行星绕太阳运动的轨道可以看做是椭圆轨道，太阳位于椭圆焦点之一。
开普勒的三定律对行星运动有较好的描述。
第一定律称为椭圆轨道定律，指出行星在其椭圆轨道上运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。
第二定律称为面积定律，指出在相等时间内，连线与焦点的矢量面积相等。
第三定律称为调和定律，指出行星公转周期的平方和与它与太阳的平均距离的立方成正比。
行星的运动规律不仅仅对天文学有重要意义，也对物理学的研究有一定启发。
例如，开普勒的第三定律被视为万有引力定律的前兆，对于后来牛顿的物理学发展起到了重要推动作用。
三、恒星运动恒星是太阳系之外的独立照亮的天体。
它们以巨大的质量和极高的温度存在。
高考物理中常常要求掌握太阳系内一些典型恒星的基本参数。
恒星的运动包括自转运动和公转运动。
恒星的自转周期与它的半径、质量等有关。
恒星围绕星系中心进行公转运动，这个公转运动轨道是非常庞大的。
在恒星的运动中，还涉及到恒星的演化和星际物质的相互作用等内容。
高考物理一轮复习 天体运动题型归纳
天体运动题型归纳李仕才题型一：天体的自转【例题1】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怡好为零，则天体自转周期为（ ） A ．124π3G ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭B ．1234πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭C ．12πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．123πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭解析：在赤道上22R m mg RMm Gω+=① 根据题目天体表面压力怡好为零而重力等于压力则①式变为22R m RMmGω=②又 T πω2= ③ 334R M ρπ= ④②③④得：23GTπρ= ④即21)3(ρπG T =选D练习1、已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN，假设地球是质量分布均匀的球体，半径为R 。
则地球的自转周期为（ ）A. 2T =2T =R N m T ∆=π2 D.N m RT ∆=π22、假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为： A.0203g g g GT π- B. 0203g g gGT π- C. 23GT π D.23g g GTπρ=题型二：近地问题+绕行问题【例题1】若宇航员在月球表面附近高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L 。
已知月球半径为R ，引力常量为G 。
则下列说法正确的是A ．月球表面的重力加速度g 月＝hv 2L2B ．月球的质量m 月＝hR 2v 20GL2C ．月球的第一宇宙速度v ＝v 0L2h D ．月球的平均密度ρ＝3hv 22πGL 2R解析 根据平抛运动规律，L ＝v 0t ，h ＝12g 月t 2，联立解得g 月＝2hv 20L 2；由mg 月＝G mm 月R 2，解得m 月＝2hR 2v 20GT 2；由mg 月＝m v 2R ，解得v ＝v 0L 2hR ；月球的平均密度ρ＝m 月43πR 3＝3hv 22πGL 2R。
高考物理总复习：天体运动
但卫星不只受中心天体万有引力作用时，加速度则不
满足关系式 a＝GrM2 ，如诊断卷第 8 题， 如图，拉格朗日点 L1 位于地球和
月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作
用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科
学家设想在拉格朗日点 L1 建立空间站，使其与月球同周期
绕地球运动。以 a1、a2 分别表示该空间站和月球向心加速
(2)导出四个结论：
a＝GMr2 ，v＝
GrM，ω＝
GrM3 ，T＝
4π2r3 GM
(3)结合 r 大小关系，比较得出 a、v、ω、T 的大小关系。
2．定性结论法： 将下述结论牢记于心：r 越大，向心加速度、线速度、 动能、角速度均越小，而周期和能量均越大。
二、再用活——注意三种情形 1．同一中心天体的不同圆形轨道上的卫星各状态参量大 小比较时可直接应用定性结论法，但不同中心天体各自对应的 卫星间各状态参量的比较应采用定量分析法。如诊断卷第 6 题， 如图所示，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
甲、乙两颗卫星的中心天体质量不同，轨道半径相 同，则应推导各状态参量与中心天体质量的关系式，再 得出结果。
2．同一中心天体的椭圆轨道与圆轨道的周期关系则 要应用开普勒第三定律Ta32＝k 得出结果。如诊断卷第 7 题，
甲、乙为两颗地球卫星，其中甲轨道为圆，乙轨道为 椭圆，圆轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等，如图所示， P 点为两轨道的一个交点。以下判断正确的是( )
[应用流程·帮你化繁为简] A．该卫星从轨道 1 变轨到轨道 2 需要在 P 处点火加速 B．该卫星在轨道 2 上稳定运行时，P 点的速度小于 Q 点
2013年江苏省高考物理试卷答案与解析
2013年省高考物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意．1．（3分）（2013•）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，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考点：万有引力定律及其应用．专题：万有引力定律在天体运动中的应用专题．分析：熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间扫过的面积相等．第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．解答：解：A、第一定律的容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上．故A错误；B、第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间扫过的面积相等．行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，故B错误；C、若行星的公转周期为T，则常量K与行星无关，与中心体有关，故C正确；D、第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间扫过的面积相等，是对同一个行星而言，故D错误；故选C．点评：正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键．2．（3分）（2013•）如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说确的是（）A．A的速度比B的大B．A与B的向心加速度大小相等C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等D．悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小考点：向心力；牛顿第二定律．专题：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．分析：A B两个座椅具有相同的角速度，分别代入速度、加速度、向心力的表达式，即可求解．解答：解：AB两个座椅具有相同的角速度．A：根据公式：v=ω•r，A的运动半径小，A的速度就小．故A错误；B：根据公式：a=ω2r，A的运动半径小，A的向心加速度就小，故B错误；C：如图，对任一座椅，受力如图，由绳子的拉力与重力的合力提供向心力，则得：mgtanθ=mω2r，则得tanθ=，A的半径r较小，ω相等，可知A与竖直方向夹角θ较小，故C错误．D：A的向心加速度就小，A的向心力就小，A对缆绳的拉力就小，故D正确．故选：D点评：该题中，AB的角速度相等而半径不相等是解题的关键．属于简单题．3．（3分）（2013•）下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘．坐标原点O处电场强度最大的是（）A．B．C．D．考点：电场强度；电场的叠加．专题：电场力与电势的性质专题．分析：根据点电荷场强的公式和场强叠加原理，与选项相对比，分析求解问题．解答：解：A、坐标原点O处电场强度是带电圆环产生的，B、坐标原点O处电场强度是第一象限带正电圆环和第二象限带负电圆环叠加产生，坐标原点O处电场强度大小大于带电圆环产生的场强．C、第一象限带正电圆环和第三象限带正电圆环产生电场相互抵消，所以坐标原点O处电场强度是带电圆环产生的，D、第一象限带正电圆环和第三象限带正电圆环产生电场相互抵消，第二象限带负电圆环和第四象限带负电圆环产生电场相互抵消，所以坐标原点O处电场强度为零．所以坐标原点O处电场强度最大的是B．故选B．点评：本题考查定性分析问题的思想方法，要求学生在牢固的掌握基本知识的基础上要能过灵活的分析问题．4．（3分）（2013•）在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时（）A．R变大，且R越大，U增大越明显MB．R变大，且R越小，U增大越明显MC．R变小，且R越大，U增大越明显MD．R变小，且R越小，U增大越明显M考点：闭合电路的欧姆定律．专题：压轴题；恒定电流专题．分析：电阻R与R并联后与S串联，当电阻R越大时，电阻R与R M并联的电阻越接近R M，M电压变化越明显．解答：解：S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，R M变小；当R＞R M时，R越大，M与R并联的电阻R并越接近R M，U增大越明显；故选：C．点评：本题是电路的动态分析问题，关键明确当电阻R越大时，电阻R与R并联的电阻越接M进R M，电压变化越明显．5．（3分）（2013•）水平面上，一白球与一静止的灰球碰撞，两球质量相等．碰撞过程的频闪照片如图所示，据此可推断，碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的（）A．30% B．50% C．70% D．90%考点：动量守恒定律；机械能守恒定律．专题：压轴题；动量与动能定理或能的转化与守恒定律综合．分析：根据频闪照片，根据却是守恒定律研究碰撞后两球速度大小与碰撞前白球速度大小的关系，即可研究碰撞过程中系统损失的动能．解答：解：设碰撞前白球的速度大小为2v，由图看出，碰撞后两球的速度大小相等，速度之间的夹角约为60°，设碰撞后两球的速度大小为v′根据动量守恒得：水平方向有：m•2v=2mv′cos30°，解得，v′=则碰撞过程中系统损失的动能为△E k=﹣==，即碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的．故选A点评：本题首先要根据照片的信息，知道两球速度大小近似相等，再由动量守恒求解碰撞前后速度大小的关系．二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共计16分．每小题有多个选项符合题意．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．6．（4分）（2013•）将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点，则（）A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．检验电荷﹣q在a点的电势能比在b点的大D．将检验电荷﹣q从a点移到b点的过程中，电场力做负功考点：匀强电场中电势差和电场强度的关系；电场强度．专题：电场力与电势的性质专题．分析：电场线的疏密表示场强的大小；a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势；电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小．解答：解：A：电场线的疏密表示场强的大小，故A正确；B：a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止，所以a点的电势高于金属球的电势，而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远，所以金属球的电势高于b点的电势．故B正确；C：电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在a点的电势能较b点小，故C错误；D：由上知，﹣q在a点的电势能较b点小，则把﹣q电荷从电势能小的a点移动到电势能大的b点，电势能增大，电场力做负功．故D正确．故选：ABD点评：该题考查电场线的特点与电场力做功的特点，解题的关键是电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加．7．（4分）（2013•）如图所示，从地面上同一位置抛出两小球A、B，分别落在地面上的M、N点，两球运动的最大高度相同．空气阻力不计，则（）A．B的加速度比A的大B．B的飞行时间比A的长C．B在最高点的速度比A在最高点的大D．B在落地时的速度比A在落地时的大考点：机械能守恒定律．专题：机械能守恒定律应用专题．分析：由题知，两球均做斜抛运动，运用运动的分解法可知：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，两球的加速度相同，由竖直高度相同，由运动学公式分析竖直方向的初速度关系，即可知道水平初速度的关系．两球在最高点的速度等于水平初速度．由速度合成分析初速度的关系，即可由机械能守恒知道落地速度的大小关系．解答：解：A、不计空气阻力，两球的加速度都为重力加速度g．故A错误．B、两球都做斜抛运动，竖直方向的分运动是竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，两球上升和下落的时间相等，而下落过程，由t=知下落时间相等，则两球运动的时间相等．故B错误．C、h=v y t﹣，最大高度h、t相同，则知，竖直方向的初速度大小相等，由于A球的初速度与水平方向的夹角大于B球的竖直方向的初速度，由v y=v0sinα（α是初速度与水平方向的夹角）得知，A球的初速度小于B球的初速度，两球水平方向的分初速度为v0cosα=v y cotα，由于B球的初速度与水平方向的夹角小，所以B球水平分初速度较大，而两球水平方向都做匀速直线运动，故B在最高点的速度比A在最高点的大．故C正确．D、根据速度的合成可知，B的初速度大于A球的初速度，运动过程中两球的机械能都守恒，则知B在落地时的速度比A在落地时的大．故D正确．故选CD点评：本题考查运用运动的合成与分解的方法处理斜抛运动的能力，对于竖直上抛的分速度，可根据运动学公式和对称性进行研究．8．（4分）（2013•）如图所示，理想变压器原线圈接有交流电源，当副线圈上的滑片P处于图示位置时，灯泡L能发光．要使灯泡变亮，可以采取的方法有（）A．向下滑动P B．增大交流电源的电压C．增大交流电源的频率D．减小电容器C的电容考点：变压器的构造和原理．专题：压轴题；交流电专题．分析：要使灯泡变亮，应使副线圈两端电压增大．向下滑动P，副线圈匝数减少，电压减小，增大交流电源的电压，副线圈两端电压也增大，增大交流电源的频率通过电容器的电流更大．解答：解：A、向下滑动P，副线圈匝数减少，电压减小，A错误；B、增大交流电源的电压，副线圈两端电压也增大，B正确；C、增大交流电源的频率通过电容器的电流更大，C正确；D、减小电容器C的电容，增加了容抗，通过灯泡的电流减小，灯泡变暗，D错误；故选BC点评：本题考查了变压器的变压原理和电容器对交流电的影响，通高频阻低频．9．（4分）（2013•）如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连．弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未标出）．物块的质量为m，AB=a，物块与桌面间的动摩擦因数为μ．现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为W．撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度为零．重力加速度为g．则上述过程中（）A．物块在A点时，弹簧的弹性势能等于W﹣μmgaB．物块在B点时，弹簧的弹性势能小于W﹣μmgaC．经O点时，物块的动能小于W﹣μmgaD．物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能考点：机械能守恒定律．专题：压轴题；机械能守恒定律应用专题．分析：到达B点时速度为0，但加速度不一定是零，即不一定合力为0，这是此题的不确定处．弹簧作阻尼振动，如果接触面摩擦系数μ很小，则动能为最大时时弹簧伸长量较小（此时弹力等于摩擦力μmg），而弹簧振幅变化将很小，B点弹簧伸长大于动能最大点；如果μ较大，则动能最大时，弹簧伸长量较大，（因弹力等于摩擦力，μ较大，摩擦力也较大，同一个弹簧，则需要较大伸长量，弹力才可能与摩擦力平衡），而此时振幅变化很大，即振幅将变小，则物块将可能在离O点很近处，就处于静止（速度为0，加速度也为0），此时B点伸长量可能小于动能最大时伸长量，B点势能可能小于动能最大处势能．至于物块在A点或B点时弹簧的弹性势能，由功能关系和动能定理分析讨论即可．解答：解：A、如果没有摩擦力，则O点应该在AB中间，由于有摩擦力，物体从A到B过程中机械能损失，故无法到达没有摩擦力情况下的B点，也即O点靠近B点．故OA，此过程物体克服摩擦力做功大于，所以物块在A点时，弹簧的弹性势能小于，故A错误；B、由A分析得物块从开始运动到最终停在B点，路程大于a+=，故整个过程物体克服阻力做功大于，故物块在B点时，弹簧的弹性势能小于，故B正确；C、从O点开始到再次到达O点，物体路程大于a，故由动能定理得，物块的动能小于W﹣μmga，故C正确；D、物块动能最大时，弹力等于摩擦力，而在B点弹力与摩擦力的大小关系未知，故物块动能最大时弹簧伸长量与物块在B点时弹簧伸长量大小未知，故此两位置弹性势能大小关系不好判断，故D错误．故选：BC．点评：利用反证法得到O点并非AB连线的中点是很巧妙的，此外要求同学对功能关系和动能定理理解透彻三、简答题：必做题，请将解答填写在答题卡相应的位置．10．（8分）（2013•）为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U 和电流I，利用P=UI得到电功率．实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，1.8W”，电源为12V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω．（1）准备使用的实物电路如图1所示．请将滑动变阻器接入电路的正确位置．（用笔画线代替导线）（2）现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选10 Ω的定值电阻．（3）测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．（4）小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图2所示．请指出图象中不恰当的地方．考点：描绘小电珠的伏安特性曲线．专题：实验题；压轴题；恒定电流专题．分析：测定小灯泡伏安特性曲线实验要求电流从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法；做电学实验为保护电流表，需要串联一个保护电阻，保护电阻的值应根据欧姆定律算出；画图象时若各点不在一条直线上时，应用平滑的曲线连接．解答：解：（1）从P﹣图象可知电压从零调，所以滑动变阻器应用分压式接法，变阻器连接如图所示（2）当变阻器的输出电压最大时，通过小灯泡的电流为额定电流I==A=0.6A，根据欧姆定律通过变阻器的电流为==，所以通过电源的电流为=I+=0.6+0.3=0.9A，根据闭合电路欧姆定律，应有E=U+，解得+r===10Ω，所以保护电阻应选10Ω的定值电阻；（3）根据安全性原则，测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．（4）图象中不恰当的地方有①图线不应画直线，应用平滑的曲线连接；②横坐标标度太大．故答案为（1）如图；（2）10；（3）电池；（4）图线不应画直线，应用平滑的曲线连接；横坐标标度太大．点评：测定小灯泡的伏安特性曲线实验变阻器应用分压式接法，选择保护电阻时应根据闭合电路欧姆定律求出电路中的最小电阻，然后再选择．11．（10分）（2013•）某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示．倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球．手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球．当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落…．这样，就可测出多个小球下落的总时间．（1）在实验中，下列做确的有BD ．A．电路中的电源只能选用交流电源B．实验前应将M调整到电磁铁的正下方C．用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度D．手动敲击M的同时按下秒表开始计时（2）实验测得小球下落的高度H=1.980m，10个小球下落的总时间T=6.5s．可求出重力加速度g= 9.4 m/s2．（结果保留两位有效数字）（3）在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法．（4）某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间△t磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差△t，这导致实验误差．为此，他分别取高度H1和H2，测量n 个小球下落的总时间T1和T2．他是否可以利用这两组数据消除△t对实验结果的影响？请推导说明．考点：测定匀变速直线运动的加速度．专题：实验题；压轴题；自由落体运动专题．分析：（1）首先要明确电路结构、实验原理即可正确解答；（2）根据自由落体运动规律可以求出重力加速度大小；（3）误差主要来自小球下落过程中空气阻力的影响，由此可正确解答；（4）根据自由落体运动规律结合数学知识可正确求解．解答：解：（1）A、电路中的电源目的是线圈产生磁性，因此直流电也可以，故A错误；B、小球沿竖直方向自由下落，因此要使小球能够撞击M，M调整到电磁铁的正下方，故B正确；C、球的正下方到M的竖直距离作为小球下落的高度，故C错误；D、敲击M的同时小球开始下落，因此此时应该计时，故D正确．故答案为：BD．（2）一个小球下落的时间为：t=根据自由落体运动规律可得：（3）通过多次测量取平均值可以减小误差，同时该实验的误差主要来自小球下落过程中空气阻力的影响，因此增加小球下落的高度或者选择密度更大的实心金属球．（4）由自由落体运动的规律可得：①②联立①②可得：，因此可以消去△t对实验结果的影响．故答案为：（1）BD，（2）9.4，（3）增加小球下落的高度；多次重复实验结果取平均值，（4）可以．点评：对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题．四．选做题：本题包括12、13、14三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域作答．若多做，则按12、13两小题评分．12．（12分）（2013•）[选修3﹣3]如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B 和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）．这就是著名的“卡诺循环”．（1）该循环过程中，下列说确的是 C ．A．A→B过程中，外界对气体做功B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大C．C→D过程中，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增多D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化（2）该循环过程中，能减小的过程是B→C（选填“A→B”、“B→C”、“C→D”或“D→A”）．若气体在A→B过程中吸收63kJ 的热量，在C→D过程中放出38kJ 的热量，则气体完成一次循环对外做的功为25 kJ．（3）若该循环过程中的气体为1mol，气体在A状态时的体积为10L，在B状态时压强为A 状态时的．求气体在B状态时单位体积的分子数．（已知阿伏加德罗常数N A=6.0×1023mol ﹣1，计算结果保留一位有效数字）考点：理想气体的状态方程．专题：理想气体状态方程专题．分析：A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，温度降低，C→D过程中，等温压缩，D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，温度升高；由△U=Q+W知，气体完成一次循环对外做的功为W=25KJ．解答：解：（1）A、A→B过程中，体积增大，气体对外界做功，A错误；B、B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，温度降低，气体分子的平均动能减小，B错误；C、C→D过程中，等温压缩，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增多，C正确；D、D→A过程中，绝热压缩，外界对气体做功，温度升高，气体分子的速率分布曲线发生变化，D错误；故选C（2）B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，温度降低，能减小；由△U=Q+W知，气体完成一次循环对外做的功为W=25KJ（3）A→B为等温过程，则10P=，所以V=15L，在B状态时单位体积的分子数==4×1025m ﹣3答案为（1）C （2）B→C 25 （3）4×1025m﹣3点评：本题考查了理想气体状态方程，要理解各过程气体的变化，选择相应的状态方程．13．（12分）（2013•）[选修3﹣4]（1）如图1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz．现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为 A ．A．1Hz B．3Hz C．4Hz D．5Hz（2）如图2所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）．地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）L．当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为 c ．（3）图3为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC．光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？（计算结果可用三角函数表示）考点：光的折射定律；产生共振的条件及其应用．专题：压轴题；光的折射专题．分析：（1）物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关．（2）根据长度的相对性判断两飞船间的距离，根据光速不变原理判断A测得信号的速度．（3）根据几何关系求出入射角，通过折射定律求出五棱镜折射率的最小值．解答：解：（1）弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，即受迫振动的频率为1Hz，则驱动力的频率为1Hz．故A正确，B、C、D错误．故选A．（2）根据L=，L0为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中的长度，地面上测得它们相距为L，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参考系的长度，大于L．根据光速不变原理，则A测得该信号的速度为c．（3）设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等．根据几何关系有：4θ=90°解得θ=22.5°根据sin解得最小折射率n=．故答案为：（1）A （2）大于 c （3）点评：本题考查了机械振动、相对论、几何光学等知识点，难度不大，是高考的热点问题，需加强训练．14．（2013•）[选修3﹣5]（1）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的 C 也相等．A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量（2）根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图1所示．电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离近（选填“近”或“远”）．当大量He+处在n=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有 6 条．（3）如图2所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s． A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向．考点：动量守恒定律；氢原子的能级公式和跃迁．专题：压轴题；动量定理应用专题．分析：（1）德布罗意波长为λ=，P是动量，h是普朗克常量．（2）根据玻尔原子理论，电子所在不同能级的轨道半径满足，激发发态跃迁的谱线满足（3）根据动量守恒求解即可．解答：解：（1）根据德布罗意波长公式λ=，一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量P亦相等，故答案选C；（2）根据玻尔原子理论，能级越高的电子离核距离越大，故电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离近．跃迁发出的谱线条数为，代入n=4得有6条谱线，故答案为6．（3）取v0远离空间站的方向为正方向，则A和B开始的速度为v0=0.1m/s远离空间站，推开后，A的速度v A=0.2m/s，此时B的速度为v B，根据动量守恒定律有：（m A+m B）v0=m A v A+m B v B代入数据解得：v B=0.02m/s方向沿远离空间站方向；故答案为：。
高考物理总复习课件天体运动
月球探测器
从20世纪50年代开始，人类发射了多个月球探 测器，实现了对月球的详细探测和着陆。
行星探测器
自20世纪60年代以来，人类已向多个行星发射 了探测器，如火星、金星、水星等，获取了大量 珍贵数据。
深空探测器
近年来，人类开始探索更遥远的宇宙空间，如发 射了探测太阳系边缘和系外行星的探测器。
射电望远镜在天文观测中作用
探测遥远天体
射电望远镜可观测到遥远星系和类星体发出的射电波，揭示宇宙早 期的信息。
研究星际物质
通过观测星际氢原子和羟基（OH）分子等射电源，可研究星际物 质的分布和性质。
搜寻地外文明信号
射电望远镜可用于搜寻地外文明发出的无线电信号，探索宇宙中是否 存在其他生命形式。
未来天文观测技术展望
巨型光学/红外望远镜
天体运动定义
天体在宇宙空间中所做的各种机 械运动。
天体运动分类
根据天体的不同，可分为恒星运 动、行星运动、卫星运动等。
牛顿万有引力定律
万有引力定律内容
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，与两物体的化学组成和其间介质 种类无关。
射电望远镜
观测射电波段的望远镜，可穿透尘埃 和气体，但分辨率相对较低。
红外望远镜
观测红外波段的望远镜，可探测被尘 埃遮挡的天体，但受大气中水分和二 氧化碳吸收影响较大。
X射线和伽马射线望远镜
观测高能光子，可研究极端天体现象 ，如黑洞和中子星，但观测设备复杂 且昂贵。
空间探测器发展历程回顾
1 2 3
04
海洋地形
海洋地形和海岸线形 状对潮汐现象的幅度 和分布也有影响。
引力波探测技术进展
物理高考知识点天体运动
物理高考知识点天体运动天体运动是物理学中一个重要的研究领域，它研究的是天体在宇宙中的运动规律以及对其他天体的相互影响。
在高考物理考试中，天体运动是考察的重点之一。
本文将从天体运动的基本规律、天体间的引力作用等角度来探讨物理高考中的天体运动相关知识点。
1. 天体运动的基本规律天体运动遵循着两个基本规律：开普勒定律和牛顿万有引力定律。
1.1 开普勒定律开普勒定律是物理学家开普勒在16世纪提出的，它包括三条基本规律：1.1.1 第一定律：椭圆轨道定律行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
1.1.2 第二定律：面积定律行星在相等的时间内扫过的面积相等。
这意味着当离太阳较近时，行星运动速度较快，而离太阳较远时，运动速度较慢。
1.1.3 第三定律：调和定律行星公转周期的平方与它的半长轴的立方成正比。
即 T^2 ∝ a^3，其中 T 为公转周期，a 为半长轴。
1.2 牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律描述了两个天体之间的引力作用，它的数学表达式为 F = G * (m1 * m2) / r^2，其中 F 为引力的大小，G 为引力常量，m1 和 m2 分别为两个天体的质量，r 为它们之间的距离。
2. 太阳系的运动规律太阳系是一个庞大的天体系统，其中包括太阳、八大行星、卫星、小行星等。
太阳系的运动规律主要包括行星的公转和自转、月球的月食和日食等。
2.1 行星的公转和自转行星围绕太阳公转，它们具有不同的公转周期和轨道。
同时，行星也具有自转，自转的周期和轴倾角各异。
2.2 月球的月食和日食月球绕地球公转，地球和太阳在月球所在的平面上。
当地球、月球、太阳三者处于一条直线上时，会发生月食；当月球正好挡住太阳时，会发生日食。
3. 天体间的引力作用天体间存在着万有引力作用，它是宇宙中的最基本的相互作用之一。
3.1 行星公转的稳定性行星的公转轨道是由太阳的引力和行星的运动速度共同决定的。
当行星离太阳较远时，引力较小，行星的平衡速度较慢；当行星离太阳较近时，引力较大，行星的平衡速度较快。
高考物理一轮：5.1《万及引力定律及天体运动》ppt课件
考点突破
考点一 对万有引力定律的理解及基本应用
1.对万有引力的进一步理解 (1)当两物体为均质球体或均质球层时,可以认为均质球体或均质球层的质 量集中于球心,r表示两球心间的距离,引力的方向沿两球心的连线。 (2)当两物体相隔甚远时,两物体可当做质点,则公式中r为两质点间的距离。 (3)当所研究物体不能看成质点时,可以把物体假想分割成无数个质点,求出 两个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力,然后求合力。
课标版 物理
第1讲 万有引力定律及天体运动
高中化学课件
教材研读
一、开普勒行星运动定律
定律
开普勒 第一定 律(轨道 定律)
开普勒 第二定 律(面积 定律)
开普勒 第三定 律(周期 定律)
内容
图示
所有行星绕太阳运动的轨道都是 ① 椭圆 ,太阳处于椭圆的一个 焦点上
对任意一个行星来说,它与太阳的 连线在③ 相等的时间 内扫过相等 的面积
4.两个物体之间的引力是一对作用力和反作用力,总是大小相等、方向相反。 高中化学课件
自测2 对于万有引力定律公式F=Gm 1m2 ,下列说法正确的是 ( )
r2
A.公式中G为引力常量,是人为规定的 B.r趋近于零时,万有引力趋近于无穷大 C.m1、m2之间的万有引力总是大小相等,与m1、m2的质量是否相等无关 D.m1、m2之间的万有引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力 答案 C G是比例系数,叫做引力常量,G值是通过实验测定的,不是人为
答案 D 据太阳对行星的引力提供行星运动所需的向心力得G Mr2m =m
vr2 =mω2r=m( 2T)2r=ma向,解得v= GrM ,ω= GrM3 ,T=2π GrM3,a向= GrM,2由题意
高考物理天体运动公式总结
高考物理天体运动公式总结高考物理天体运动公式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=6.6710-11Nm2/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/s6.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｝强调: （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；（5）地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。
高考物理分子动理论、能量守恒定律公式1.阿伏加德罗常数NA=6.021023/mol；分子直径数量级10-10米2.油膜法测分子直径d=V/s{V：单分子油膜的体积（m3），S：油膜表面积（m）2｝3.分子动理论内容：物质是由大量分子组成的；大量分子做无规则的热运动；分子间存在相互作用力。
4.分子间的引力和斥力（1）r（2）r=r0，f引=f斥，F分子力=0，E分子势能=Emin（最小值）（3）rr0，f引f斥，F分子力表现为引力（4）r10r0，f引=f斥0，F分子力0，E分子势能05.热力学第一定律W+Q=U{（做功和热传递，这两种改变物体内能的方式，在效果上是等效的），W：外界对物体做的正功（J），Q：物体吸收的热量（J），U：增加的内能（J），涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册P40〕｝6.热力学第二定律克氏表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化（热传导的方向性）；开氏表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化（机械能与内能转化的方向性）{涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕｝7.热力学第三定律：热力学零度不可达到{宇宙温度下限：-273.15摄氏度（热力学零度）｝注：（1）布朗粒子不是分子，布朗颗粒越小，布朗运动越明显，温度越高越剧烈；（2）温度是分子平均动能的标志；3）分子间的引力和斥力同时存在，随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得比引力快；（4）分子力做正功，分子势能减小，在r0处F引=F斥且分子势能最小；（5）气体膨胀，外界对气体做负功W0；温度升高，内能增大U0；吸收热量，Q0（6）物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和，对于理想气体分子间作用力为零，分子势能为零；（7）r0为分子处于平衡状态时，分子间的距离；（8）其它相关内容：能的转化和定恒定律/能源的开发与利用、环保/物体的内能、分子的动能、分子势能。
高考物理天体运动知识点梳理
高考物理天体运动知识点梳理导读：我根据大家的需要整理了一份关于《高考物理天体运动知识点梳理》的内容，具体内容：天体运动高考物理考察的重要内容之一，需要学生重点掌握天体运动相关知识点。
下面我为大家整理高考物理天体运动知识点，希望对大家有所帮助!高考物理天体运动知识点...天体运动高考物理考察的重要内容之一，需要学生重点掌握天体运动相关知识点。
下面我为大家整理高考物理天体运动知识点，希望对大家有所帮助!高考物理天体运动知识点高考物理知识点万有引力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=6.67×10-11N?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/s6.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｝摩擦力1、定义：当一个物体在另一个物体的表面上相对运动(或有相对运动的趋势)时，受到的阻碍相对运动(或阻碍相对运动趋势)的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和滑动摩擦力。
2、产生条件：①接触面粗糙;②相互接触的物体间有弹力;③接触面间有相对运动(或相对运动趋势)。
说明：三个条件缺一不可，特别要注意"相对"的理解。
3、摩擦力的方向：①静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。
②滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。
高中物理天体运动知识点
高中物理天体运动知识点篇一：高考物理必考知识点之天体运动高考物理必考知识点之天体运动单项选择题1.目前我国已发射北斗导航地球同步卫星十六颗，大大提高了导航服务质量，这些卫星A．环绕地球运行可以不在同一条轨道上B．运行角速度相同C．运行速度大小相等，且都大于7.9km/sD．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等。
2．我国北斗导航系统2012年12月27日起正式提供亚太区域服务。
北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与低轨道卫星两种卫星组成，在轨正常运行的这两种卫星比较：A．同步卫星运行的周期较大B．低轨卫星运行的角速度较小C．同步卫星运行可能飞越广东上空D．所有卫星运行速度都大于第一宇宙速度3．2012年4月30日，西昌卫星发射中心发射了中圆轨道卫星，其绕地球运行的周期约为13小时。
则该卫星与另一颗质量相同的地球同步轨道卫星相比，有A. 轨道半径较大B. 向心力相等C. 动能较大D. 角速度较小双向选择题4.我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比A．卫星的动能减小B．卫星的动能增大C．卫星的加速度减小D．卫星的加速度增大5．我国第五颗北斗导航卫星是一颗地球同步轨道卫星．如图所示，假若第五颗北斗导航卫星先沿椭圆轨道Ⅰ飞行，后在远地点P处由椭圆轨道Ⅰ变轨进入地球同步圆轨道Ⅱ．下列说法正确的是A．卫星在轨道Ⅱ运行时的速度大于7.9km/s P B．卫星在椭圆轨道Ⅰ上的P点处加速进入轨道ⅡC．卫星在轨道Ⅱ运行时的向心加速度比在赤道上相对地球静止的物体的向心加速度小D．卫星在轨道Ⅱ运行时不受地球引力作用6.北斗系列卫星定点于地球同步轨道，它们与近地卫星比较A.北斗卫星的线速度较大B.北斗卫星的周期较大C.北斗卫星角速度较大D.北斗卫星的向心加速度较小7如图是“嫦娥一号”卫星奔月示意图，下列表述正确的是A．卫星绕月运行时，地球的万有引力提供向心力B．卫星绕月的轨道半径越小，速度也越小C．卫星在绕月圆轨道上的运动周期与月球质量有关D．卫星在地月转移轨道奔月时，地球引力对其做负功8.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS),建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。
2013年福建省高考理科综合卷物理试题评析
总体评价
叶东福 （ 以 下简 称 “ 叶”） ：每 年 的高 考 总是 牵动 着 广 大 教 师 、 学 生 及 家 长 的 心 ，公 众 最 关 注 的 ， 自然
场 强度 与 电势 差 的 关 系 、 电场 力 做 功 、 闭 合 电路 欧姆
定 律 、 焦 耳 定 律 、带 电粒 子 在 磁 场 与 复 合 场 中 的 运 动 ；选 修 ３ — ２的 电磁 感 应 、 交 变 电流 ；选 修 ３ — ３的 分子 间 作 用 力 、 分 子 势 能 与 分子 间 距 离 的关 系 图 像 、 波 意 耳 定 律 ；选 修 ３ － ４的 光 的 折 射 、波 动 图 像 ； 选
全 面 、正 确 的 分 析 ，并 能 灵 活 应 用 图像 去解 决 问题 。 值 得 一 提 的 是 ，运 用 物理 图像 解 题 已成 为 近 几 年 高 考 物 理 试题 的 一 大特 点 。 叶 ：是 的 。我 觉得 今 年 的物 理 选 择 题 紧 密 结 合 中
学 物理 教 学 实 际 ，情 境 和 素 材 比较 常 规 ，试 题 突 出 考 查 常 规 方 法 ，淡 化 特 殊 技 巧 ，难 度 较 往 年 有 所 降 低 ， 这 将 对 中 学 物理 教 学起 到 良好 的导 向作 用 。 如 ，第 １ ７题 ，考查 了学 生 对 国际 单位 制 中的基 本
题 （ 共 １ ０个 主 题 ） ，涉 及 必 考 部 分 ８ １个 考 点 实 验 ） 中 的 ５１个
（占 ６ ３ ． ０ ％） ，选 考 部 分 ２ ７个 考 点
中 的 ８个 （占 ２ ９ ． ６ ％） ，具 体 而 言 ， Ⅱ级 考 点 考 到 ２ ９
２ ０ １ ３年福建省 高考 理 科综合卷 物理试题评析
高考物理一轮复习讲义天体运动专题(三)卫星的变轨问题天体追及相遇问题
卫星的变轨问题、天体追及相遇问题一、卫星的变轨、对接问题1．卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如右图所示。
(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道 Ⅰ上。
(2)在A 点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅰ。
(3)在B 点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅰ。
2．卫星的对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.(2)同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.二、变轨前、后各物理量的比较1．航天器变轨问题的三点注意事项(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新圆轨道上的运行速度由v ＝GM r判断。
(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。
(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。
2．卫星变轨的实质 两类变轨离心运动 近心运动 变轨起因卫星速度突然增大 卫星速度突然减小 受力分析 G Mm r 2<m v 2rG Mm r 2>m v 2r 变轨结果变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动 3.变轨过程各物理量分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅰ上运行时的速率分别为v 1、v 3，在轨道Ⅰ上过A 点和B 点时速率分别为v A、v B.在A点加速，则v A>v1，在B点加速，则v3>v B，又因v1>v3，故有v A>v1>v3>v B.(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅰ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律r3T2＝k可知T1<T2<T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒．若卫星在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1<E2<E3.三、卫星的追及与相遇问题1．相距最近两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(ωA－ωB)t＝2nπ(n＝1，2，3，…)。
2013年天体运动
（2007年山东卷22题）2007年4月24日，欧洲科学家宣布在 太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星 Gliese581c。这颗围绕红矮星Gliese581运行的星球有类似 地球的温度，表面可能有液态水存在，距离地球约为20光 年，直径约为地球的1.5倍，质量约为地球的5倍，绕红矮 星Gliese581运行的周期约为13天。假设有一艘宇宙飞船飞 临该星球表面附近轨道，下列说法正确是 A．飞船在Gliese581c表面附近运行的周期约为13天 B．飞船在Gliese581c表面附近运行时的速度大于7.9km/s C．人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大 D．Gliese581c的平均密度比地球平均密度小
18
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19
(10年)16．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， 它们都围绕月球连线上某点O做匀速圆周运动。据此 观点，可知月球与地球绕O点运动线速度大小之比约 为 A． 1 : 6400 B. 1 : 80 C. 80 : 1 D. 6400 : 1
v2
A．
R13 3 R2
B．
R2 R1
2 R2 C． 2 R1
R2 D． R1
09年17.据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞 行器的圆形轨道距月球表面分别约为200 km和100 km， 运动速率分别为v1和v2，那么v1和v2的比值为（月球半 径取1700 km） A. 19 B. 19 C. 18 D. 18
（2008 年18题）据报道．我国数据中继卫星“天链一 号01 星”于2008 年4 月25 日在西昌卫星发射中心发射 升空，经过4 次变轨控制后，于5 月l 日成功定点在东 经77°赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天 链一号01 星”，下列说法正确的是 A． 运行速度大于7.9km/s B．离地面高度一定，相对地面静止 C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度 大 D． 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度 大小相等
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对应学生
用书P267
1．原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另外两名美国科学家共同分享了2009年度的诺贝尔物理学奖．早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”．假设“高锟星”为均匀的球体，其质量为地球质量的1，半径为地球半径的1
，则“高锟星”表面的重力加速
B ．金星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为6 400
6 052
C ．金星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为
6 052
6 400
D ．金星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为1∶1
解析 物体在天体表面万有引力等于重力，有G Mm R 2＝mg ，即GM R 2＝g ，且g ＝4πρG 3R ，
g 金星
g 地球
＝R 金星R 地球＝6 0526 400.A 、B 错；由万有引力充当向心力得mg ＝m v 2R ，即v ＝gR ，v 金星
v 地球
＝
R 金星g 金星
R 地球g 地球
＝6 0526 400
，D 错、C 对． 答案 C
4．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是 ( )．
A ．第一宇宙速度又叫环绕速度
B ．第一宇宙速度又叫脱离速度
C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关
D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关
解析 第一宇宙速度又叫环绕速度，故A 正确、B 错误；根据牛顿第二定律有G mM
2＝
A ．轨道半径之比约为 360
480
B ．轨道半径之比约为
3604802
C ．向心加速度之比约为3
60×4802 D ．向心加速度之比约为3
60×480
解析 设地球、太阳的质量分别为m 1、M 1，太阳体积为V 1，地球绕太阳做圆周运动的
半径为r 1，周期为T 1，向心加速度为a 1，则由万有引力定律知G M 1m 1r 12＝m 1r 14π2
T 12，其中M 1
＝ρV 1，ρ为中心天体密度，同理设“超级地球”质量为m 2，母星质量为M 2，母星体积为V 2，超级地球绕母星做圆周运动的半径为r 2，周期为T 2，向心加速度为a 2.则由万有引力定律知G M 2m 2r 22＝m 2r 24π2T 22，其中M 2＝ρ·60V 1＝60M 1，而T 2＝T 1480，所以r 2
r 1＝ 3604802，即选项B
正确、选项A 错误；由向心加速度a 1＝GM 1r 12和a 2＝GM 2r 22得a 2a 1＝3
60×4804，故选项C 、D 错
误．
图5－4－5
日，“嫦娥二号”在西昌卫星基地发射成功，其环月飞所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为的“嫦娥一号”更加详实．若两颗卫星环月运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图－4＝2π
T
( )．
A ．地球公转的线速度小于火星公转的线速度
B ．地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度
C ．地球的自转角速度小于火星的自转角速度
D ．地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度 解析 地球和火星都绕太阳公转，由G Mm
r 2＝m v 2
r
，得v ＝
GM
r
，地球公转的半径小，故地球公转的线速度大，A 项错误；由G Mm
r 2＝ma ，得地球公转的向心加速度大于火星公转
的向心加速度，B 项正确；地球自转周期小于火星，由ω＝2π
T 得地球的自转角速度大于火星
的自转角速度，C 项错误；由于题目没有给出地球和火星的质量及相应的半径，故不能比较
图5－4－6
所示，A 为静止于地球赤道上的物体，为绕地球做圆周运动的卫星，P 为B 、B 、C 绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是
答案 C
10．某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，某次测量卫星的轨道半径为r 1，后来变为r 2(r 2<r 1)，用E k1、E k2表示卫星在这两个轨道上的动能，T 1、T 2表示卫星在这两个轨道上的运行周期，则( )．
A ．E k2<E k1，T 2<T 1
B ．E k2<E k1，T 2>T 1
C ．E k2>E k1，T 2<T 1
D ．
E k2>E k1，T 2>T 1
解析 由G Mm
r 2＝m v 2r
可得v ＝
GM
r
，
又因为E k ＝12m v 2＝GMm 2r ，则E k ∝1
r ，
所以E k2>E k1，又由G Mm
r 2＝mr ⎝⎛⎭⎫2πT 2得 T ＝
4π2r 3
GM
，则T ∝r 3，所以T 2<T 1，故应选C. 答案 C
11.
ω地C A ．卫星距地面的高度为 3GMT 2
4π2
B ．卫星的运行速度等于第一宇宙速度
C ．卫星运行时受到的向心力大小为G Mm
R
2
D ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
解析 天体运动的基本原理为万有引力提供向心力，地球的引力使卫星绕地球做匀速圆周运动，即F 引＝F 向＝m v 2r ＝4π2mr T 2.当卫星在地表运行时，GMm
R
2＝mg (此时R 为地球半径)，
设同步卫星离地面高度为h ，则GMm (R ＋h )2＝ma 向<mg ，所以C 错误、D 正确．由GMm
(R ＋h )2＝
m v 2R ＋h 得，v ＝
GM
R ＋h
< GM R ，B 错误．由GMm (R ＋h )2
＝4π2m (R ＋h )
T 2，得R ＋h ＝ 3GMT 24π2，即h ＝ 3GMT 2
4π2
－R ，A 错．
答案 D
13．(2011·浙江卷，19)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。