2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題5.1萬(wàn)有引力與航天精講深剖.doc

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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題5.1萬(wàn)有引力與航天精講深剖1.（xx新課標(biāo) 14）14xx年4月，我國(guó)成功發(fā)射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成了首次交會(huì)對(duì)接，對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來(lái)的軌道（可視為圓軌道）運(yùn)行。與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行相比，組合體運(yùn)行的A周期變大 B速率變大C動(dòng)能變大 D向心加速度變大【答案】C【名師點(diǎn)睛】在萬(wàn)有引力這一塊，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式 ，在做題的時(shí)候，首先明確過(guò)程中的向心力，然后弄清楚各個(gè)物理量表示的含義。知道周期、線速度的大小、向心加速度只與軌道半徑有關(guān)，但動(dòng)能還與衛(wèi)星的質(zhì)量有關(guān)。2.（xx新課標(biāo) 19）19.如圖，海王星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M，N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為,若只考慮海王星和太陽(yáng)之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過(guò)M,Q到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A.從P到M所用的時(shí)間等于B.從Q到N階段，機(jī)械能逐漸變大C. 從P到Q階段，速率逐漸變小D.從M到N階段，萬(wàn)有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功【答案】CD【解析】從P到M到Q點(diǎn)的時(shí)間為T0，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第二定律可知，P到M運(yùn)動(dòng)的速率大于從【名師點(diǎn)睛】此題主要考查學(xué)生對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解；關(guān)鍵是知道離太陽(yáng)越近的位置行星運(yùn)動(dòng)的速率越大；遠(yuǎn)離太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，引力做負(fù)功，動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增加，機(jī)械能不變.3(xx全國(guó)卷乙T17)利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為()A1 hB4 hC8 h D16 h【答案】B【解析】萬(wàn)有引力提供向心力，對(duì)同步衛(wèi)星有：mr，整理得GM當(dāng)r6.6R地時(shí)，T24 h若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，軌道半徑最小為2R地三顆同步衛(wèi)星A、B、C如圖所示分布 則有解得4 h，選項(xiàng)B正確。4(xx全國(guó)卷T21)我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，在離月面4 m高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止)；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器自由下落已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.3103 kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8 m/s2.則此探測(cè)器()A在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9 m/sB懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2103 NC從離開近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒D在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度【答案】BD5(xx全國(guó)卷T19)太陽(yáng)系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”據(jù)報(bào)道，xx年各行星沖日時(shí)間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表所示則下列判斷正確的是()地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都會(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在xx年內(nèi)一定會(huì)出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔最短【答案】BD【解析】由題意可知地球的軌道半徑r地1.0 AU，公轉(zhuǎn)周期T地1年由開普勒第三定律k可知T行T地年，根據(jù)相遇時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的角度之差2n及可知相鄰沖日時(shí)間間隔為t，則t2，即t，又T火年，T木年，T土年，T天年，T海年，代入上式得t1年，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；木星沖日時(shí)間間隔t木年a2D嫦娥三號(hào)在圓軌道a上的機(jī)械能小于在橢圓軌道b上的機(jī)械能【答案】BD3(xx湖北七市聯(lián)考)(多選)目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過(guò)程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是()A衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小B由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小C由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小【答案】BD【解析】.當(dāng)衛(wèi)星的半徑減小時(shí)，由v 可知，其動(dòng)能增大；由于引力做正功，故引力勢(shì)能一定減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確氣體阻力做功，使系統(tǒng)的機(jī)械能減小，且有WfE，由于動(dòng)能增加，故引力勢(shì)能的減小量大于機(jī)械能的減小量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確規(guī)律總結(jié)航天器變軌問(wèn)題的三點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)航天器變軌時(shí)半徑的變化，根據(jù)萬(wàn)有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷；穩(wěn)定在新軌道上的運(yùn)行速度變化由v 判斷(2)航天器在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同，軌道半徑越大，機(jī)械能越大(3)航天器經(jīng)過(guò)不同軌道相交的同一點(diǎn)時(shí)加速度相等，外軌道的速度大于內(nèi)軌道的速度（四）知識(shí)還原一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上開普勒第二定律對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積開普勒第三定律所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.k二、萬(wàn)有引力定律1內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比2公式：FG，其中G6.671011Nm2/kg2.3適用條件公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)；均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)，r是球心間的距離；對(duì)一個(gè)均勻球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力的求解也適用，其中r為球心到質(zhì)點(diǎn)間的距離三、三種宇宙速度宇宙速度數(shù)值(km/s)意義第一宇宙速度(環(huán)繞速度)7.9是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度第二宇宙速度(脫離速度)11.2使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度第三宇宙速度(逃逸速度)16.7使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度.四、經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀1經(jīng)典時(shí)空觀(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨速度的改變而改變的(2)在經(jīng)典力學(xué)中，同一物理過(guò)程發(fā)生的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間的測(cè)量結(jié)果在不同的參考系中是相同的2相對(duì)論時(shí)空觀同一過(guò)程的位移和時(shí)間的測(cè)量與參考系有關(guān)，在不同的參考系中不同3經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界自我診斷1判斷正誤(1)只有天體之間才存在萬(wàn)有引力()(2)當(dāng)兩物體間的距離趨近于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨近于無(wú)窮大()(3)人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)，其軌道平面一定過(guò)地心()(4)地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度()(5)地球同步衛(wèi)星可以定點(diǎn)于北京正上方()2(多選) 如圖所示，P、Q是質(zhì)量均為m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，分別置于地球表面的不同緯度上，如果把地球看成一個(gè)均勻球體，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()AP、Q受地球引力大小相等BP、Q做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等CP、Q做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小相等DP受地球引力大于Q所受地球引力【答案】AC【解析】.計(jì)算均勻球體與質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力時(shí)，r為球心到質(zhì)點(diǎn)的距離，因?yàn)镻、Q到地球球心的距離相同，根據(jù)F知，P、Q受地球引力大小相等，P、Q隨地球自轉(zhuǎn)，角速度相同，但軌道半徑不同，根據(jù)FnmR2，P、Q做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小不同，A、C正確，B、D錯(cuò)誤 3(多選)我國(guó)已先后成功發(fā)射了“天宮一號(hào)”飛行器和“神舟八號(hào)”飛船，并成功地進(jìn)行了對(duì)接試驗(yàn)，若“天宮一號(hào)”能在離地面約300 km高的圓軌道上正常運(yùn)行，則下列說(shuō)法中正確的是()A“天宮一號(hào)”的發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度B對(duì)接前，“神舟八號(hào)”欲追上“天宮一號(hào)”，必須在同一軌道上點(diǎn)火加速C對(duì)接時(shí)，“神舟八號(hào)”與“天宮一號(hào)”的加速度大小相等D對(duì)接后，“天宮一號(hào)”的速度小于第一宇宙速度【答案】CD4(多選)在圓軌道上運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，則()A衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為B衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為4C衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小為gD衛(wèi)星軌道處的重力加速度為g【答案】BD【解析】.地面上萬(wàn)有引力等于重力，即Gmg，該衛(wèi)星到地面的距離等于地球半徑R，則其軌道半徑r2R，其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供，根據(jù)牛頓第二定律Gmmrmamg，可求得衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小v ，周期T4 ，向心加速度大小agg，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，B、D正確