2023高考物理专题冲刺训练--万有引力、天体运动专题(四)

万有引力与天体运动(四)

一、 双星或多星模型

1. 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71

B .角速度大小约为卡戎的7

1 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

2. 如图所示,两恒星A 、B 构成双星体,在万有引力的作用下绕连线上的O 点做匀速圆周运动,在观测站上观察该双星的运动,测得该双星的运动

周期为T ,已知两颗恒星A 、B 间距为d ,引力常量为G ,则可推算出双

星的总质量为( )

A .π2d 3GT 2

B .4π2d 3GT 2

C .π2d 2GT 2

D .4π2d 2GT 2

3. (多选)宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统,在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统。设某双星系统中两星A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动,如图所示,若OB AO ,则( )

A .星球A 的质量一定大于

B 的质量

B .星球A 的线速度一定大于B 的线速度

C .双星间距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越小

D .双星的总质量一定,双星间的距离越大,其转动周期越小

4. 宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此的万有引力作用,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动,称为双星系统.由恒星A 与恒星B 组成的双星系统绕其连线上的O 点做匀速圆周运动,如图8所示.已知它们的运行周期为T ,恒星A 的质量为M ,恒星B 的质量为3M ,引力常量为G ,则下列判断正确的是( )

A .两颗恒星相距3GMT 2π2

B .恒星A 与恒星B 的向心力大小之比为3∶1

C .恒星A 与恒星B 的线速度大小之比为1∶3

D .恒星A 与恒星B 的轨道半径之比为3∶1

5. 地球刚诞生时自转周期约为8小时,因为受到月球潮汐的影

响,地球自转在持续减速,现在地球自转周期是24小时.与

此同时,地月间的距离不断增加.若将地球和月球视为一个孤

立的双星系统,两者绕其连线上的某一点O 做匀速圆周运动,

地球和月球的质量与大小均保持不变,则在地球自转减速的过

程中( )

A .地球的第一宇宙速度不断减小

B .地球赤道处的重力加速度不断增大

C .地球、月球匀速圆周运动的周期不断减小

D .地球的轨道半径与月球的轨道半径之比不断增大

6. (多选)如图为某双星系统A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动的示意图,

若A 星的轨道半径大于B 星的轨道半径,双星的总质量为M ,双星间的距离为

L ,其运动周期为T ,则( )

A .A 的质量一定大于

B 的质量 B .A 的线速度一定大于B 的线速度

C .L 一定,M 越大,T 越大

D .M 一定,L 越大,T 越大

7. 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,若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k 倍,两星之间的距离变为原来的n 倍,则此时圆周运动的周期为( )

A .T k n ⋅23

B .T k n ⋅3

C .T k n ⋅2

D .T k n ⋅

8. 2017年8月28日,中科院南极天文中心的巡天望远镜观测到一

个由双中子星构成的孤立双星系统产生的引力波.该双星系统以引

力波的形式向外辐射能量,使得圆周运动的周期T 极其缓慢地减小,

双中子星的质量m 1与m 2均不变,则下列关于该双星系统变化的说

法正确的是( )

A .双星间的距离逐渐增大

B .双星间的万有引力逐渐增大

C .双星的线速度逐渐减小

D .双星系统的引力势能逐渐增大

9. (多选)2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s 时,它们相距约400 km ,绕二者连线上的某点每秒转动12圈.将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星( )

A .质量之积

B .质量之和

C .速率之和

D .各自的自转角速度

10. (多选)在宇宙中,当一颗恒星靠近黑洞时,黑洞和恒星可以相互

绕行,从而组成双星系统.在相互绕行的过程中,质量较大的恒星

上的物质会逐渐被吸入到质量较小的黑洞中,从而被缓慢吞噬掉,

黑洞吞噬恒星的过程也被称为“潮汐瓦解事件”,天鹅座1-X 就是

这样一个由黑洞和恒星组成的双星系统,它们共同以两者连线上

的某一点为圆心做匀速圆周运动,如图所示,在刚开始吞噬的较短时间内,恒星和黑洞的距离不变,则在这段时间内,下列说法正确的是( )

A .它们间的万有引力变大

B .它们间的万有引力大小不变

C .恒星做圆周运动的线速度变大

D .恒星做圆周运动的角速度变大

11. 由三个星体构成的系统,叫作三星系统.有这样一种简单的三星系统,质量刚好都相同的三个星体甲、乙、丙在三者相互之间的万有引力作用下,分别位于等边三角形的三个顶点上,绕某一共同的圆心O 在三角形所在的平面内做相同周期的圆周运动.若三个星体的质量均为m ,三角形的边长为a ,万有引力常量为G ,则下列说法正确的是( )

A .三个星体做圆周运动的半径均为a

B .三个星体做圆周运动的周期均为2πa a 3Gm

C .三个星体做圆周运动的线速度大小均为 3Gm a

D .三个星体做圆周运动的向心加速度大小均为3Gm a

2

12. (多选)如图,天文观测中观测到有三颗星位于边长为l 的等边三角形

三个顶点上,并沿等边三角形的外接圆做周期为T 的匀速圆周运动.已

知引力常量为G ,不计其他星体对它们的影响,关于这个三星系统,下

列说法正确的是( )

A .三颗星的质量可能不相等

B .某颗星的质量为4π2l 33GT 2

C .它们的线速度大小均为23πl T

D .它们两两之间的万有引力大小为16π4l 49GT 4

13. (多选)太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式(如图):一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行.设这三颗星的质量均为M ,并且两种系统的运动周期相同,则( )

A .直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同

B .直线三星系统的运动周期T =4πR R 5GM

C .三角形三星系统中星体间的距离L =

3125R D .三角形三星系统的线速度大小为12

5GM R

14.(多选)如图,甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星,甲、丙围绕乙在半径为R 的圆轨道上运行,若三颗星质量均为M ,引力常量为G ,则( )

A .甲星所受合外力为2245R GM

B .乙星所受合外力为22

R GM

C .甲星和丙星的线速度相同

D .甲星和丙星的角速度相同

15. (多选)如图为一种四颗星体组成的稳定系统,四颗质量均为m 的星体位于边长为L 的正方形四个顶点,四颗星体在同一平面内围绕同一点做匀速圆周运动,忽略其他星体对它们的作用,引力常量为G .下列说法中正确的是( )

A .星体做匀速圆周运动的圆心不一定是正方形的中心

B .每个星体做匀速圆周运动的角速度均为(4+2)Gm 2L 3

C .若边长L 和星体质量m 均是原来的两倍,星体做匀速圆周运动的加速度大小是原来的两倍

D .若边长L 和星体质量m 均是原来的两倍,星体做匀速圆周运动的线速度大小不变

二、稳定自转临界问题,拉格朗日点问题,观测问题

1. 一近地卫星的运行周期为T 0,地球的自转周期为T ,则地球的平均密度与地球不致因自转而瓦解的最小密度之比为( )

A .T 0T

B .T T 0

C .T 02T 2

D .T 2T 0

2

2. 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

-11 N·m 2/kg 2.以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为( )

A .5×109 kg/m 3

B .5×1012 kg/m 3

C .5×1015 kg/m 3

D .5×1018 kg/m 3

3. (2020·全国卷)若一均匀球形星体的密度为ρ,引力常量为G ,则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )

A .3πGρ

B .4πGρ

C .13πGρ

D .14πGρ

4. (多选)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

料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的( )

A .线速度大于地球的线速度

B .向心加速度大于地球的向心加速度

C .向心力仅由太阳的引力提供

D .向心力仅由地球的引力提供

5. 2018年5月21日,我国发射世界首颗月球中继卫星“鹊桥”,6月14日进入地月拉格朗日2L 点的环绕轨道,为在月球背面着陆的嫦娥四号与地球站之间提供通信链路.如图所示,“鹊桥”中继星处于2L 点上时,会和月、地两天体保持相对静止的状态.设地球的质量为月球的k 倍,地月间距为L ,拉格朗日2L 点与月球间距为d ,地球、月球和“鹊桥”均视为质点,忽略太阳对“鹊桥”中继星的引力.则“鹊桥”中继星处于2L 点上时,下列选项正确的是( )

A .“鹊桥”与月球的线速度之比为鹊v :=月v L :d L +

B .“鹊桥”与月球的向心加速度之比为鹊a :=月a L :d L +

C .k 、L 、d 之间的关系为3221)(1L d L kd d L +=++

D .k 、L 、d 之间的关系为

3221)(1L d L d d L k +=++

6. 某颗行星的同步卫星正下方的行星表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射

的此卫星,发现日落的T 21时间内有T 6

1

的时间看不见此卫星.(已知该行星的自转周期为T ,该行星的半径为R ,不考虑大气对光的折射)则该同步卫星距该星球的高度是( )

A .R

B .R 2

C .R 6.5

D .R 6.6

7. 我国的“天链一号”卫星是地球同步轨道卫星,可为载人航天器及中低轨道卫星提供数据通信.如图为“天链一号”卫星a 、赤道平面内的低轨道卫星b 和地球的位置关系示意图,O 为地心,卫星a 、b 相对地球的张角分别为1θ和2θ,(2θ图中未标出),卫星a 的轨道半径是b 的4倍.已知卫星a 、b 绕地球同向运行,卫星a 的周期为T ,在运行过程中由于地球的遮挡,卫星b 会进入与卫星a 通信的盲区.卫星间的通信信号视为沿直线传播,信号传输时 间可忽略,下列分析正确的是( )

A .张角1θ和2θ满足12sin 4sin θθ=

B .卫星b 的周期为4T

C .卫星b 每次在盲区运行的时间为πθθ14)(21T

+

D .卫星b 每次在盲区运行的时间为πθθ16)(21

T +

8. 某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内,有1t 时间该观察者看不见此卫星.已知地球半径为R ,地球表面处的重力加速度为g ,地球自转周期为T ,卫星的运动方向与地球转动方向相同,不考虑大气对光的折射.下列说法正确的是( ).

A .同步卫星离地高度为32

224πT gR B .同步卫星的加速度小于赤道上物体的向心加速度 C .322

214arcsin

ππT

gR R T

t = D .同步卫星的加速度大于近地卫星的加速度

答案

一、

1.A

2.B

3.BC

4.A

5.B

6.BD

7.B

8.B

9.BC 10.AC 11.B 12.BD 13.BC 14.AD 15.BD

二、

1.D

2.C

3.A

4.AB

5.C

6.A

7.C

8.C

高考物理新力学知识点之万有引力与航天技巧及练习题附答案(4)

高考物理新力学知识点之万有引力与航天技巧及练习题附答案(4) 一、选择题 1.一颗卫星绕地球沿椭圆轨道运动,A、B是卫星运动的远地点和近地点.下列说法中正确的是() A.卫星在A点的角速度大于B点的角速度 B.卫星在A点的加速度小于B点的加速度 C.卫星由A运动到B过程中动能减小,势能增加 D.卫星由A运动到B过程中引力做正功,机械能增大 2.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则离地面越近的卫星() A.线速度越大B.角速度越小C.加速度越小D.周期越大 3.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.如图所示,“天舟一号”处于低轨道,“天宫二号”处于高轨道,则() A.“天舟一号”的向心加速度小于“天宫二号”的向心加速度 B.“天舟一号”的角速度等于“天宫二号”的角速度 C.“天舟一号”的周期大于“天宫二号”的周期 D.“天舟一号”和“天宫二号”的向心力都由万有引力提供 5.2019年春节期间上映的国产科幻电影《流浪地球》,获得了口碑和票房双丰收。影片中人类为了防止地球被膨胀后的太阳吞噬,利用巨型发动机使地球公转轨道的半径越来越大,逐渐飞离太阳系,在飞离太阳系的之前,下列说法正确的是() A.地球角速度越来越大 B.地球线速度越来越大 C.地球向心加速度越来越大 D.地球公转周期越来越大 6.中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的试验“火星-500.假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时,经历如图所示的变轨过程,则下列说法不正确的是()

2023高考物理专题冲刺训练--万有引力、天体运动专题(四)

万有引力与天体运动(四) 一、 双星或多星模型 1. 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71 B .角速度大小约为卡戎的7 1 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 2. 如图所示,两恒星A 、B 构成双星体,在万有引力的作用下绕连线上的O 点做匀速圆周运动,在观测站上观察该双星的运动,测得该双星的运动 周期为T ,已知两颗恒星A 、B 间距为d ,引力常量为G ,则可推算出双 星的总质量为( ) A .π2d 3GT 2 B .4π2d 3GT 2 C .π2d 2GT 2 D .4π2d 2GT 2 3. (多选)宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统,在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统。设某双星系统中两星A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动,如图所示,若OB AO ,则( ) A .星球A 的质量一定大于 B 的质量 B .星球A 的线速度一定大于B 的线速度 C .双星间距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越小 D .双星的总质量一定,双星间的距离越大,其转动周期越小 4. 宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此的万有引力作用,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动,称为双星系统.由恒星A 与恒星B 组成的双星系统绕其连线上的O 点做匀速圆周运动,如图8所示.已知它们的运行周期为T ,恒星A 的质量为M ,恒星B 的质量为3M ,引力常量为G ,则下列判断正确的是( ) A .两颗恒星相距3GMT 2π2 B .恒星A 与恒星B 的向心力大小之比为3∶1 C .恒星A 与恒星B 的线速度大小之比为1∶3 D .恒星A 与恒星B 的轨道半径之比为3∶1 5. 地球刚诞生时自转周期约为8小时,因为受到月球潮汐的影 响,地球自转在持续减速,现在地球自转周期是24小时.与 此同时,地月间的距离不断增加.若将地球和月球视为一个孤 立的双星系统,两者绕其连线上的某一点O 做匀速圆周运动, 地球和月球的质量与大小均保持不变,则在地球自转减速的过

2021-2022年高考物理二轮复习 万有引力与天体运动专题复习教案

2021年高考物理二轮复习 万有引力与天体运动专题复习教案 近几年来,随着我国载人航天的成功、探月计划的实施、空间站实验的推进及宇宙探索的进一步深入,以此为题材的试题也成了高考中的热点内容,试题注重把万有引力定律和圆周运动结合起来进行综合考查,要求考生有较强的运算推理、信息提取能力和应用物理知识解决实际问题的能力。 一、天体运动问题的处理方法 处理天体的运动问题时,一般来说建立这样的物理模型:中心天体不动,环绕天体以中心天体的球心为圆心做匀速圆周运动;环绕天体只受到的中心天体的万有引力提供环绕天体做匀速圆周运动的向心力,结合牛顿第二定律与圆周运动规律进行分析,一般来说有两个思路:一是环绕天体绕中心天体在较高轨道上做匀速圆周运动,所需要的向心力由万有引力提供,即 =m ω2r=mr=ma n ,二是物体绕中心天体在中心天体表面附近作近地运动,物体受到的重力近似等于万有引力,(R 为中心天体的半径)。 例题:(xx 天津)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 B .角速度 C .运行周期 D .向心加速度 解析:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,222,,R MG a R GM v ma R v m R Mm G ==== 航天器在接近月球表面的轨道上飞行,R T m R m R Mm G mg 22 224π?===代入相关公式即可,正确答案为AC 。 针对练习1:(xx 浙江)为了探测X 星球,载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心,半

2020版高考物理二轮复习试题:第4讲 万有引力与航天(专题强化训练)含答案

专题强化训练(四) 万有引力与航天 一、选择题(1~7为单选题,8~16为多选题) 1.(2017·吉林省普通高中高三调研)地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 1,地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r ,向心加速度为a 2.已知万有引力常量为G ,地球半径为R ,地球赤道表面的重力加速度为g .下列说法正确的是( ) A .地球质量M =gr 2G B .地球质量M =a 1r 2 G C .a 1、a 2、g 的关系是g >a 2>a 1 D .加速度之比a 1a 2=r 2 R 2 解析:根据万有引力定律可得,对地球的同步卫星:G Mm r 2=ma 2,解得地球的质量M = a 2r 2 G ,故A 、B 错误.地球赤道上的物体和地球同步卫星的角速度相等,根据a =ω2r 知,a 1<a 2;对于地球近地卫星有,G Mm R 2=mg ,得g =G M R 2,对于地球同步卫星,G Mm r 2=ma 2,即 a 2=G M r 2,a 2<g ,综合得a 1<a 2<g ,故C 正确;根据a =ω2r ,地球赤道上的物体a 1=ω2R , 地球同步卫星的向心加速度a 2=ω2r ,故a 1a 2=R r ,故D 错误. 答案:C 2.(2017·济宁市高三模拟)假设地球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处的大小为g 0、在赤道处的大小为g ,地球半径为R ,则地球自转的周期T 为( ) A .2πR g 0+g B .2πR g 0-g C .2π g 0+g R D .2π g 0-g R 解析:在两极处物体不随地球自转,所以G Mm R 2 =mg 0;在赤道处物体随地球自转,可得G Mm R 2=mg +m 4π2 T 2R ,联立解得T =2π R g 0-g ,所以B 正确;A 、C 、D 错误. 答案:B 3.(2017·枣庄市高三模拟)2016年12月17日是我国发射“悟空”探测卫星二周年纪念日,一年来的观测使人类对暗物质的研究又进了一步.宇宙空间中两颗质量相等的星球绕其连线中心转动时,理论计算的周期与实际观测周期不符,且T 理论 T 观测=k (k >1);因此,科学家认 为,在两星球之间存在暗物质.假设以两星球球心连线为直径的球体空间中均匀分布着暗物

2023年高考物理真题模拟试题专项汇编:(4)万有引力与航天(含答案)

2023年高考物理真题模拟试题专项汇编:(4)万有引力与航天(含答案) (4)万有引力与航天——2023年高考物理真题模拟试题专项汇编 1.【2023年新课标卷】2023年5月,世界现役运输能力最大的货运 飞船天舟六号,携带约5800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于 地球同步卫星与地面的距离)的轨道,顺利对接中国空间站后近似做 匀速圆周运动。对接后,这批物资( ) A.质量比静止在地面上时小 B.所受合力比静止在地面上时小 C.所受地球引力比静止在地面上时大 D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大 2.【2023年湖南卷】根据宇宙大爆炸理论,密度较大区域的物质在万 有引力作用下,不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关,如果质量为太阳质量的1~8倍将坍缩成白矮星,质量为太阳质量 的10~20倍将坍缩成中子星,质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星 坍缩前后可看成质量均匀分布的球体,质量不变,体积缩小,自转变快。不考虑恒星与其它物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速 度的倍,中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论,下列说法正确 的是( ) A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同 B.恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大

C.恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变 D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度 3.【2023年辽宁卷】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,如图所示。若月球绕地球运动的周期为,地球绕太阳运动的周期为,地球半径是月球半径的k倍,则地球与太阳的平均密度之比约为( ) A. B. C. D. 4.【2023年江苏卷】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 5.【2023年海南卷】如图所示,1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道,下列说法正确的是( ) A.飞船从1轨道变到2轨道要点火加速 B.飞船在1轨道周期大于2轨道的 C.飞船在1轨道速度大于2轨道的 D.飞船在1轨道加速度大于2轨道的 6.【2023年山东卷】牛顿认为物体落地是中于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质、且都满足。已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍,地球表面的重力加速度为g,根据牛顿的猜想,月球绕地球公转的周期为( )

高考物理知识点专题之万有引力与航天 专题04 神州飞船(解析版)

04 神州飞船—万有引力与航天 神舟飞船是中国自行研制,具有完全自主知识产权,达到或优于国际第三代载入飞船技术的飞船。神舟号飞船是采用三舱一段,即由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成,由13个分系统组成。 神舟号飞船与国外第三代飞船相比,具有起点高、具备留轨利用能力等特点。神舟系列载人飞船由专门为其研制的长征二号F火箭发射升空,发射基地是酒泉卫星发射中心,回收地点在内蒙古中部的四子王旗航天着陆场。 截至2019年4月24日,神舟飞船、天舟飞船正在进行正(试)样产品组批生产。 各型号概览

1. 一质量为8.00×104 kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105 m 处以7.5×103 m/s 的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s 时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s 2。(结果保留2位有效数字) (1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能; (2)求飞船从离地面高度600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。 【解析】 (1)飞船着地前瞬间的机械能为 2 002 1mv E k = ① 式中,m 和v 0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由①式和题给数据得 8kp 4.010J E =⨯② 设地面附近的重力加速度大小为g ,飞船进入大气层时的机械能为 2 12 h h E m mgh = +③ 式中,v h 是飞船在高度1.6×105m 处的速度大小。由③式和题给数据得 122.410J h E =⨯④ (2)飞船在高度h' =600 m 处的机械能为 21 2.0()2100 h h E m v mgh ''=+⑤

2023年高考物理一轮复习提升核心素养4

4.5天体运动热点问题 一、卫星的变轨和对接问题 1.变轨原理 (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,如图所示. (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卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力,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. 2.变轨过程分析 (1)速度:设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3,在轨道Ⅱ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Ⅱ上经过A点,卫星的加速度都相同,同理,卫星在轨道Ⅱ或轨道Ⅲ上经过B 点的加速度也相同. (3)周期:设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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r3 T2=k可知T1

(2)特点 ①各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供,即Gm 1m 2L 2=m 1ω12 r 1,Gm 1m 2L 2= m 2ω22r 2. ②两颗星的周期、角速度相同,即T 1=T 2,ω1=ω2. ③两颗星的轨道半径与它们之间的距离关系为r 1+r 2=L . ④两颗星到圆心的距离r 1、r 2与星体质量成反比,即m 1m 2 =r 2 r 1 . ⑤双星的运动周期T =2π L 3 G (m 1+m 2) . ⑥双星的总质量m 1+m 2=4π2L 3 T 2G . 2.多星模型 (1)定义:所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的向心力,除中央星体外,各星体的角速度或周期相同. (2)常见的三星模型 ①三颗星体位于同一直线上,两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同一半径为R 的圆形轨道上运行(如图甲所示). ②三颗质量均为m 的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示). (3)常见的四星模型 ①四颗质量相等的星体位于正方形的四个顶点上,沿着外接于正方形的圆形轨道

万有引力与航天 训练题——2023届高考物理一轮复习(word版含答案)

万有引力与航天 训练题 一、选择题(本题共15个小题,每题5分,共75分) 1、2021年4月,我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,已知引力常量,由下列物理量能计算出地球质量的是( ) A.核心舱的质量和绕地半径 B.核心舱的质量和绕地周期 C.核心舱的绕地角速度和绕地周期 D.核心舱的绕地线速度和绕地半径 2、2021年6月17日,神舟十二号载人飞船顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,随后与天和核心舱(空间站)进行对接,标志着中国人首次进入自己的空间站。如图所示,若空间站在距地球表面高约430 km 的轨道上做匀速圆周运动,已知引力常量为 11226.6710N m /kg G -=⋅ ⨯,地球半径约为6400 km ,则下列说法正确的是( ) A.空间站的运行速度大于7.9 km/s B.空间站里所有物体的加速度均为零 C.位于低轨道的飞船需减速才能与高轨道的空间站实现对接 D.若已知空间站的运行周期,则可以估算出地球的平均密度 3、如图甲所示,太阳系中有一颗“躺着”自转的蓝色“冷行星”——天王星,其周围存在着环状物质。为了测定环状物质是天王星的组成部分,还是环绕该行星的卫星群,假设“中国天眼”对其做了精确的观测,发现环状物质线速度的二次方2v 与其到行星中心的距离的倒数1r - 关系如图乙所示。已知天王星的半径为0r ,引力常量为G ,以下说法正确的是( ) A.环状物质是天王星的组成部分 B.天王星的自转周期为00 2πr v C.21 v r --关系图像的斜率等于天王星的质量 D.天王星表面的重力加速度为200v r 4、假设在某星球上,一宇航员从距地面不太高的H 处以水平速度0v 抛出一小球,小球落地时在水平方向上发生的位移为s 。已知该星球的半径为R ,且可看成球体,引力常量为G 。忽略小球在

2023年完美解析版高考物理真题分类汇编万有引力与天体运动

高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动 1.【·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旳现象,天文学称为“行星冲日”.据报道,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日海王星冲日;10月8日天王星冲日.已知地球及各地外行星绕太阳运动旳轨道半径如下表所示,则下列判断对旳旳是() A.各地外行星每年都会出现冲日现象 B.在内一定会出现木星冲日 C.天王星相邻两次冲日旳时间间隔为土星旳二分之一 D.地外行星中,海王星相邻两次冲日旳时间间隔最短 2.【·新课标Ⅱ卷】假设地球可视为质量均匀分布旳球体.已知地球表面重力加速度在两极旳大小为g0,在赤道旳大小为g;地球自转旳周期为T,引力常量为G.地球旳密度为() A. 3π GT2 g0-g g0B. 3π GT2 g0 g0-g C. 3π GT2D. 3π GT2 g0 g 3.【·广东卷】如图13所示,飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器旳张角为θ,下列说法对旳旳是() A.轨道半径越大,周期越长 B.轨道半径越大,速度越大 C.若测得周期和张角,可得到星球旳平均密度

D .若测得周期和轨道半径,可得到星球旳平均密度 4. 【·天津卷】 研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转旳周期约为22小时.假设这种趋势会持续下去,地球旳其他条件都不变,未来人类发射旳地球同步卫星与目前旳相比( ) A .距地面旳高度变大 B .向心加速度变大 C .线速度变大 D .角速度变大 5.【·浙江卷】 长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一旳卫星,它旳公转轨道半径r 1=19 600 km ,公转周期T 1=6.39天.3月,天文学家新发现两颗冥王星旳小卫星,其中一颗旳公转轨道半径r 2=48 000 km ,则它旳公转周期T 2最靠近于( ) A .15天 B .25天 C .35天 D .45天 6.【·安徽卷】 在科学研究中,科学家常将未知现象同已知现象进行比较,找出其共同点,进一步推测未知现象旳特性和规律.法国物理学家库仑在研究异种电荷旳吸引力问题时,曾将扭秤旳振动周期与电荷间距离旳关系类比单摆旳振动周期与摆球到地心距离旳关系.已知单摆摆长为l ,引力常量为G ,地球质量为M ,摆球到地心旳距离为r ,则单摆振动周期T 与距离r 旳关系式为( ) A .T =2πr GM l B .T =2πr l GM C .T = 2πr GM l D .T =2πl r GM 7.【·福建卷Ⅰ】 若有一颗“宜居”行星,其质量为地球旳p 倍,半径为地球旳q 倍,则该行星卫星旳围绕速度是地球卫星围绕速度旳( ) A .pq 倍 B . q p 倍 C . p q 倍 D .pq 3倍 8.【·江苏卷】 已知地球旳质量约为火星质量旳10倍,地球旳半径约为火星半径旳2倍,则航

2023鲁教版新教材高中物理必修第二册同步练习--第4章 万有引力定律及航天综合拔高练

综合拔高练 五年高考练 考点1 万有引力定律及其应用 1.(2022全国乙,14)2022年3月,中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约400 km的“天宫二号”空间站上通过天地连线,为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到,在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中,航天员可以自由地漂浮,这表明他们() A.所受地球引力的大小近似为零 B.所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零 C.所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等 D.在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小 2.(2021全国乙,18)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1 000 AU(太阳到地球的距离为1 AU)的椭圆,银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力,设太阳的质量为M,可以推测出该黑洞质量约为() A.4×104M B.4×106M C.4×108M D.4×1010M 考点2 人造卫星宇宙速度 3.(2022浙江6月选考,6)神舟十三号飞船采用“快速返回技术”,在近地轨道上,返回舱脱离天和核心舱,在圆轨道环绕并择机返回地面。则()

A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高,环绕速度越大 B.返回舱中的宇航员处于失重状态,不受地球的引力 C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行 D.返回舱穿越大气层返回地面过程中,机械能守恒 4.(2022山东,6)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示,该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动,轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻、沿相同方向经过地球表面A点正上方,恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为R,自转周期为T,地球表面重力加速度为g,则“羲和号”卫星轨道距地面高度为() A.(gR 2T2 2n2π2)13−R B.(gR2T2 2n2π2 )13 C.(gR 2T2 4n2π2)13−R D.(gR2T2 4n2π2 )13 5.(2021广东,2)2021年4月,我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,已知引力常量,由下列物理量能计算出地球质量的是 () A.核心舱的质量和绕地半径 B.核心舱的质量和绕地周期 C.核心舱的绕地角速度和绕地周期 D.核心舱的绕地线速度和绕地半径 6.(2021河北,4)“祝融号”火星车登陆火星之前,“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行,其周期为2个火星日。假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也为2个火星日。已知一个

2024届高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题一力与运动第4讲万有引力与航天命题点二研究天体运动的

命题点二 研究天体运动的两个基本关系式 1.核心关系式. 万有引力提供向心力G Mm r 2=m v 2r =mω2 r =m 4π2 T 2r . 注意:M 是中心天体质量,m 是绕行天体质量,r 是两球心间的距离. 2.替换关系式. 万有引力与重力的关系mg =G Mm R 2.即GM =gR 2 . 注意:当GM 未知时,常用gR 2 替换. 3.利用天体表面的重力加速度计算天体质量. 已知天体表面的重力加速度g 和天体半径R (1)由G Mm R 2=mg ,得天体质量M =gR 2 G . (2)天体密度ρ=M V = M 43 πR 3=3g 4πGR . 4.利用卫星绕天体做匀速圆周运动计算天体质量. 已知卫星运动周期T 和轨道半径r (1)由G Mm r 2=m 4π2r T 2,得中心天体的质量M =4π2r 3 GT 2 . (2)若已知中心天体的半径R ,则天体的密度ρ=M V =M 43 πR 3=3πr 3 GT 2R 3 . (3)当卫星绕天体表面运行时,轨道半径r 等于天体半径R ,则天体密度ρ=3π GT 2. 可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T ,就可估算出中心天体的密度. (2023·广东卷)如图(a)所示,太阳系外的一颗行星P 绕恒星Q 做匀速圆周运动.由 于P 的遮挡,探测器探测到Q 的亮度随时间做如图(b)所示的周期性变化,该周期与P 的公转周期相同.已知Q 的质量为M ,引力常量为G .关于P 的公转,下列说法正确的是( )

A .周期为2t 1-t 0 B .半径为 3GM (t 1-t 0)2 4π2 C .角速度的大小为 π t 1-t 0 D .加速度的大小为 32πGM t 1-t 0 解析:根据图(b)可知,Q 的亮度变化的周期为:T =t 1-t 0,则角速度的大小为:ω=2π T = 2πt 1-t 0.故A 、C 项错误;行星P 受到的万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律可得:GMm r 2=m 4π 2 T 2r ,解得:r =3GM (t 1-t 0)24π2 ,故B 项正确;行星P 受到的万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律可得:GMm r 2=ma 解得a =2πt 1-t 032πGM (t 1-t 0) ,故D 项错误;故选B. 答案:B 牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引,这种吸引力可能与天体间(如地球与 月球)的引力具有相同的性质、且都满足F ∝Mm r 2.已知地月之间的距离r 大约是地球半径的60倍,地球表面的重力加速度为g ,根据牛顿的猜想,月球绕地球公转的周期为( ) A .30πr g B .30πg r C .120π r g D .120πg r 解析:设地球半径为R ,由题知,地球表面的重力加速度为g ,则有mg =G M 地m R 2 ,月球绕地球公转有G M 地m 月r 2=m 月4π 2 T 2r ,r =60R ,联立有T =120π r g ,故选C. 答案:C

高考物理总复习 第四章 第4节 万有引力与航天练习(含解析)-人教版高三全册物理试题

第4节万有引力与航天 1.(2018·河北张家口期末)第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折,牛顿在他们的研究根底上,得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律.如下说法中正确的答案是( D ) A.开普勒通过研究、观测和记录发现行星绕太阳做匀速圆周运动 B.太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星 C.库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值 D.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律 解析:开普勒发现行星绕太阳沿椭圆轨道运动,选项A错误;万有引力定律适用于任何可看成质点的两物体之间,选项B错误;卡文迪许测量出了引力常量的数值,选项C错误;牛顿在发现万有引力定律的过程中认为太阳吸引行星,同样行星也吸引太阳,选项D正确. 2.(2018·江苏卷,1)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.今年5月9日发射的“高分五号〞轨道高度约为705 km,之前已运行的“高分四号〞轨道高度约为36 000 km,它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号〞相比,如下物理量中“高分五号〞较小的是( A ) A.周期 B.角速度 C.线速度 D.向心加速度 解析:“高分五号〞的运动半径小于“高分四号〞的运动半径,即r五ω四,选项B错误;

v=∝,v五>v四,选项C错误; a=∝,a五>a四,选项D错误. 3.(2019·江苏扬州测试)(多项选择)2017年9月25日后,微信启动页面采用“风云四号〞卫星成像图.“风云四号〞是我国新一代静止轨道气象卫星,如此其在圆轨道上运行时( CD ) A.可定位在赤道上空任意高度 B.线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 C.角速度与地球自转角速度相等 D.向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大 解析:同步卫星只能在赤道上空,且高度保持不变,故A错误;第一宇宙速度为人造卫星的最大运行速度,气象卫星的线速度小于第一宇宙速度,故B错误;同步卫星的周期等于地球的自转周期,所以同步卫星绕地球运行的角速度与地球自转的角速度相等,故C正确;同步卫星与月球都 是万有引力提供向心力,由=ma可得a=,所以同步卫星绕地球运行的向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大,故D 正确. 4.(2019·陕西西安模拟)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,假设收缩时质量不变,如此与收缩前相比( D ) A.同一物体在星球外表受到的重力增大到原来的4倍 B.同一物体在星球外表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 解析:当直径缩小到原来的四分之一时,半径也同样缩小到原来的四分之一,重力加速度g= 增大到原来的16倍,第一宇宙速度v=增大到原来的2倍. 5.(2019·重庆巴蜀中学月考)“嫦娥五号〞卫星预计由长征五号运载火箭发射升空,自动完成

统考版2023高考物理二轮专题复习专题强化训练5圆周运动万有引力与航天

专题强化训练5 圆周运动万有引力与航天 一、选择题(1~7题为单项选择题,8~9题为多项选择题) 1.[2022·广东卷]“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季.假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的1.88倍.火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动.下列关于火星、地球公转的说法正确的是( ) A.火星公转的线速度比地球的大 B.火星公转的角速度比地球的大 C.火星公转的半径比地球的小 D.火星公转的加速度比地球的小 2.[2022·全国冲刺卷]人类是在不断的科学探究中经历着成功与失败,每一次的成功与失败都是人类向真理迈进的一大步.2022年3月23日15时40分,中国航天“天宫课堂”第二课开课了,这次在距离地面约400 km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空科学探究.授课期间,航天员演示了“水油分离实验”和“太空抛物实验”等,并与地面课堂的师生就实验现象进行了充分讨论,以下说法正确的是( ) A.在“天宫”中水和油由于没有受到地球引力而处于漂浮状态 B.“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 C.在“天宫”中“水油实验”的原理是水和油密度不同,使其旋转做圆周运动,利用离心作用使水油分离 D.在“天宫”中“太空抛物实验”的冰墩墩被抛出后,做平抛运动 3.[2022·河北卷]2008年,我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜,发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b,2019年,该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”,天文观测得到恒星“羲和”的质量是太阳质量的2倍,若将“望舒”与地球的公转均视为匀速圆周运动,且公转的轨道半径相等.则“望舒”与地球公转速度大小的比值为( ) A.2√2 B.2 C.√2 D.√2 2 4.[2022·山东冲刺卷]如图所示,同一水平面皮带轮A、B通过不打滑的皮带传动,A

高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力定律(第4课时)课时作业(含解析)-人教版高三全册物理试

课时作业 【根底练习】 一、天体质量的估算 1.(多项选择)我国将于2017年11月发射“嫦娥五号〞探测器,假设“嫦娥五号〞到达月球后,先绕月球外表做匀速圆周运动,然后择机释放登陆器登陆月球.“嫦娥五号〞绕月球飞行的过程中,在较短时间t 内运动的弧长为s ,月球半径为R ,引力常量为G ,如此如下说法正确的答案是( ) A .“嫦娥五号〞绕月球运行一周的时间是πRt s B .“嫦娥五号〞的质量为s 2R Gt 2 C .“嫦娥五号〞绕月球运行的向心加速度为s 2 t 2R D .月球的平均密度为3s 2 4πGR 2t 2 CD 解析:因绕月球外表做匀速圆周运动的“嫦娥五号〞在较短时间t 内运动的弧长为s ,可知其线速度为v =s t ,所以其运行一周的时间为T = 2πRt s ,选项A 错误;天体运动中只能 估算中心天体质量而无法估算环绕天体质量,选项B 错误;由a =v 2R 知a =s 2 t 2R ,选项C 正确; 根据万有引力提供向心力有G Mm R 2=m v 2R ,再结合M =ρ·43πR 3可得ρ=3s 2 4πGR 2t 2, 选项D 正确. 2.(2018漯河二模)宇航员站在某一星球外表h 高处,以初速度v 0沿水平方向抛出一个小球,经过时间t 后小球落到星球外表,该星球的半径为R ,引力常量为G ,如此该星球的质量为( ) A.2hR 2 Gt 2 B.2hR 2 Gt C.2hR Gt 2 D.Gt 22hR 2 A 解析:设该星球的质量为M 、外表的重力加速度为g ,在星球外表有mg =GMm R 2 ,小球在星球外表做平抛运动,如此h =12gt 2.由此得该星球的质量为M =2hR 2 Gt 2. 二、卫星运行参量的分析与计算

2023届高三物理复习重难点突破30天体运动的探索历程 开普勒三大定律 万有引力定律(解析版)

天体运动的探索历程开普勒三大定律万有引力定律考点一天体运动的探索历程 1.地心说 (1)地球是宇宙的中心,是静止不动的; (2)太阳、月球以及其他星体都绕地球运动; (3)地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密. 2.日心说 (1)太阳是宇宙的中心,是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动; (2)日心说的代表人物是哥白尼. 3.局限性 (1)古人都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动. (2)开普勒研究了第谷的行星观测记录,发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与观测数据不符. 1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列表述正确的是() A.托勒密提出日心说,认为太阳是宇宙的中心,所有的行星绕太阳做圆周运动 B.第谷通过对天体运动的长期研究,发现了行星运动三定律 C.开普勒通过分析第谷的天文观测数据,发现了万有引力定律 D.牛顿通过月地检验,证明了地面物体所受地球的引力和天体间引力遵循相同的规律 【答案】D 【解析】 A.托勒密提出了“地心说”,认为地球是宇宙的中心,所有行星都是绕地球做圆周运动,故A错误;B.开普勒过对天体运动的长期研究,发现了行星运动三定律,故B错误; C.牛顿提出了万有引力定律,卡文迪许通过实验测出了万有引力常量,故C错误; D.牛顿通过月地检验,证明了地面物体所受地球的引力和天体间引力遵循相同的规律,故D正确。2.物理学的发展充满了传奇色彩,期间涌现了一大批优秀的物理学家,以下说法符合史实的是()A.牛顿首次给出了物理学正确的研究方法(发现问题—提出假说—逻辑推理—实验验证—得出结论),他的工作标志着物理学的真正开端 B.第谷接受了哥白尼的日心说观点,并根据开普勒对行星运动观察记录的数据,应用严密的数学运算,得出了开普勒行星运动定律 C.牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度,对万有引力定律进行了“月—地检验” D.卡文迪什在实验室里通过对几个铅球之间万有引力的测量,得出了引力常量的数值。引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的有力证据 【答案】D

高考物理复习 限时规范专题练(四) 卫星与天体运动

高考物理复习 限时规范专题练(四) 卫星与天体运动 题组一 双基练 1. (多选)如图所示为月球表面的地形,其中e 处有一山丘,随着月球的自转做圆周运动,“嫦娥二号”在飞往月球的过程中经过了p 和q 两个过渡轨道,两轨道均可视为圆轨道,且与山丘所在的轨道平面共面,其中q 轨道为月球同步轨道.设山丘的运行速率、“嫦娥二号”在p 、q 轨道上的运行速率分别为v 1、v 2、v 3,其向心加速度分别为a 1、a 2、a 3,则( ) A. v 1>v 2>v 3 B. v 1a 2>a 3 D. a 1

2023年高考复习专项练习二轮物理专题分层突破练4 万有引力定律及其应用

专题分层突破练4 万有引力定律及其应用 A 组 1.(多选)(2020辽宁高三月考)下列说法正确的是 ( ) A.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪什测得了引力常量 B.根据表达式F=Gm 1m 2 r 2可知,当r 趋近于零时,万有引力趋近于无穷大 C.在由开普勒第三定律得出的表达式R 3 T 2=k 中,k 是一个与中心天体有关的常量 D.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力 2.(2021安徽黄山高三第一次质检)有一颗中高轨道卫星在赤道上空自西向东绕地球做圆周运动,其轨道半径为地球同步卫星轨道半径的四分之一。某时刻该卫星正好经过赤道上某建筑物,已知同步卫星的周期为T 0,则下列说法正确的是( ) A.该卫星的周期为T 04 B.该卫星的周期为T 02 C.再经T 08 的时间该卫星将再次经过该建筑物 D.再经T 07的时间该卫星将再次经过该建筑物 3.(2021湖北武汉高三月考)截至2020年11月,被称为“中国天眼”的500 m 口径球面射电望远镜运行稳定可靠,发现脉冲星数量超过240颗。脉冲星实质是快速自转的中子星,每自转一周,就向外发射一次电磁脉冲信号,因此而得名。若观测到某个中子星发射电磁脉冲信号的周期为T ,该中子星的半径为R ,已知引力常量为G ,则以下物理量可以求出的是( ) A.该中子星的质量 B.该中子星的第一宇宙速度 C.该中子星表面的重力加速度 D.该中子星赤道上的物体随中子星转动的线速度 4.(2021广东韶关始兴中学高三3月模拟)一颗科学资源探测卫星的圆轨道经过地球两极上空,运动周期为T=1.5 h,某时刻卫星经过赤道上A 城市上空。已知,地球自转周期T 0,地球同步卫星轨道半径r ,引力常量为G ,根据上述条件( )

浙江高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天素养提升课四天体运动的热点问题学案

素养提升课(四) 天体运动的热点问题 题型一 卫星运行规律及特点 1.卫星的轨道 (1)赤道轨道:卫星的轨道在赤道平面内,同步卫星就是其中的一种。 (2)极地轨道:卫星的轨道过南北两极,即在垂直于赤道的平面内,如极地气象卫星。 (3)其他轨道:除以上两种轨道外的卫星轨道,且轨道平面一定通过地球的球心。 2.地球同步卫星的特点 3.卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 4.解决天体圆周运动问题的两条思路 (1)在中心天体表面或附近做圆周运动而又不考虑中心天体自转影响时,万有引力等于重力,即G Mm R 2=mg ,整理得GM =gR 2 ,称为黄金代换。(g 表示天体表面的重力加速度) (2)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力,即 G Mm r 2=m v 2r =mrω2 =m 4π2 r T 2=ma n 。 (2021·1月浙江选考)嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天

器,由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品,轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G =6.67×1011 N·m 2 /kg 2 ,地球质量m 1=6.0×1024 kg ,月球质量m 2=7.3×1022 kg ,月地距离r 1=3.8×105 km ,月球半径r 2=1.7×103 km 。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200 km 处做环月匀速圆周运动时,其环绕速度约为( ) A .16 m/s B .1.1×102 m/s C .1.6×103 m/s D .1.4×104 m/s [答案] C (2020·7月浙江选考)火星探测任务“天问一号”的标识如图 所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动,火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2,则火星与地球绕太阳运动的( ) A .轨道周长之比为2∶3 B .线速度大小之比为3∶ 2 C .角速度大小之比为22∶3 3 D .向心加速度大小之比为9∶4 [解析] 火星与地球轨道周长之比等于公转轨道半径之比,A 错误;火星和地球绕太 阳做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,由G Mm r 2=ma =m v 2r =mω2 r ,解得a =GM r 2,v = GM r ,ω=GM r 3 ,所以火星与地球线速度大小之比为2∶3,B 错误;角速度大小之比为22∶33,C 正确;向心加速度大小之比为4∶9,D 错误。 [答案] C 【对点练1】 (2019·浙江十二校联考)北斗系统的卫星由若干周期为24 h 的地球静止轨道卫星(如图中丙)、倾斜地球同步轨道卫星(如图中乙)和中圆地球轨道卫星(如图中丁)三种轨道卫星组成,设定它们都绕地心做匀速圆周运动。甲是地球赤道上的一个物体(图中未画出)。下列说法中正确的是( ) A .它们运动的向心加速度大小关系是a 乙=a 丙

2024高考物理一轮复习--天体运动专题--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 2m 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

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