天體運動 高三一輪復習

1、2014屆高三物理一輪復習學案 班級：_ 姓名：_ 學號：_ 成績：_48級高三物理一輪復習學案 預習案§6.1 萬有引力定律與天體運動（第一課時） 編制：謝秀杰 解華【考綱要求】 萬有引力定律及其應用（級要求）環(huán)繞速度 （級要求）第二、第三宇宙速度 （級要求）【知識梳理】1、 請你復述開普勒三定律的內容。2、 請你復述萬有引力定律內容，規(guī)律的適用條件 表達式： 。3、模型：正常運行情況下的天體運動可看成是 ，其向心力由 提供。由可得 由可得 由可得： 由可得：4、根據(jù)萬有引力定律，在地球表面，對于質量為m的物體有：G ，得黃金代換： 。5、同步衛(wèi)星的特點：【預習檢測】1、火星和木星

2、沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知（ ）A、太陽位于木星運行軌道的中心B、火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等C、火星與木星公轉周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D、相同時間內，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積2、對萬有引力定律的表達式FG，下列說法正確的是 ()A公式中G為常量，沒有單位，是人為規(guī)定的Br趨向于零時，萬有引力趨近于無窮大C兩物體之間的萬有引力總是大小相等，與m1、m2是否相等無關圖6D兩個物體間的萬有引力總是大小相等，方向相反的，是一對平衡力3、 2010年10月1日我國成功發(fā)射“嫦娥二號”繞月衛(wèi)星，繞月運行高度為100公里.

3、2007年10月24日發(fā)射的“嫦娥一號”繞月運行高度為200公里，如圖6所示“嫦娥二號”衛(wèi)星與“嫦娥一號”衛(wèi)星繞月運行相比，下列判斷正確的是 ()A周期小，線速度大 B周期大，加速度小C線速度大，加速度小 D角速度大，線速度大4、設太陽質量為M，某行星繞太陽公轉周期為T，軌道可視為r的圓。已知萬有引力常量為G，則描述該行星運動的上述物理量滿足( )A B C D【典型例題】一、萬有引力定律的應用例1、如圖所示，三顆質量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設地球質量為M，半徑為R。下列說法正確的是（ ）A地球對一顆衛(wèi)星的引力大小為B一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為C兩顆衛(wèi)星之間的引力大

4、小為D三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為二、穩(wěn)定圓軌道上的環(huán)繞模型例2、 人造衛(wèi)星以地心為圓心，作勻速圓周運動，下列說法正確的是：（ ）A、半徑越大，環(huán)繞速度越小，周期越大 B、半徑越大，環(huán)繞速度越大，周期越小C、衛(wèi)星的向心加速度與它的質量有關 D、衛(wèi)星的向心加速度與衛(wèi)星的質量、半徑均無關例3、兩顆人造地球衛(wèi)星質量之比m1m2=12,軌道半徑之比R1R2=31，下列正確的是（ ）A.周期之比T1T2=31 B.線速度之比v1v2=31C.向心力之比F1F2=19 D.向心加速度之比a1a2=19三、天體質量和密度的計算例4、 “嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200 km的

5、圓形軌道上運行，運行周期為127分鐘。已知引力常量G6.67×1011 Nm2/kg2，月球的半徑為1.74×103 km。利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質量約為（ ）A8.1×1010 kg B7.4×1013 kg C5.4×1019 kg D7.4×1022 kg四、三種環(huán)繞模型同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上隨地球自轉的物體例5、如圖所示，地球赤道上的山丘e，近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運動設e、p、q的圓周運動周期分別為T1、T2、T3，線速率分別為v1、v2、v3，角速度分別為1、2、3，向心加速度分別為

6、a1、a2、a3，則（ ）A. T1>T2>T3 B. v1<v3<v2 C.1>2>3 D. a1<a3<a248級高三物理一輪復習學案 課堂案§6.1 萬有引力定律與天體運動 編制：謝秀杰 解華【變式訓練】類1、如圖所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶。假設該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運動。下列說法正確的是（ ）A.太陽對各小行星的引力相同B.各小行星繞太陽運動的周期均小于一年C.小行星帶內側小行星的向心加速度值大于外側小行星的向心加速度值D.小行星帶內個小行星圓周運動的線速度值大于地球公轉的線速度值類2、一

7、行星繞恒星作圓周運動。由天文觀測可得，其運動周期為T，速度為v，引力常量為G，則 （ ）A恒星的質量為 B行星的質量為C行星運動的軌道半徑為 D行星運動的加速度為類3、天文學家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星，這顆行星的體積是地球的4.7倍，質量是地球的25倍已知某一近地衛(wèi)星繞地球運動的周期約為1.4小時，引力常量G6.67×1011 N·m2/kg2，由此估算該行星的平均密度約為 ()A1.8×103 kg/m3 B5.6×103 kg/m3C1.1×104 kg/m3 D2.9×104 kg/m3圖4類4、如圖4所示，同步衛(wèi)星與地心的距

8、離為r，運行速率為v1，向心加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉的向心 加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列比值正確的是 ()A. B.()2C. D. 【自主檢測】1、關于環(huán)繞地球衛(wèi)星的運動，下列說法正確的是 A分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期 B沿橢圓軌道運行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空運行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同D沿不同軌道經過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會重合2、我國發(fā)射的“天宮一號”和“神州八號”在對接前，“天宮一號”的運行軌道高度為350km,“神州八號”的運行軌道高度為343

9、km.它們的運行軌道均視為圓周，則 ( )A“天宮一號”比“神州八號”速度大 B“天宮一號”比“神州八號”周期長C“天宮一號”比“神州八號”角速度大 D“天宮一號”比“神州八號”加速度大拉格朗日點地球太陽3、2011年8月，“嫦娥二號”成功進入了繞“日地拉格朗日點”的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家，如圖所示，該拉格朗日點位于太陽與地球連線的延長線上，一飛行器位于該點，在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動，則此飛行器的（ ）A線速度大于地球的線速度B向心加速度大于地球的向心加速度C向心力僅由太陽的引力提供D向心力僅由地球的引力提供4、一物體靜置在平均密度為的球形天體表面的

10、赤道上，已知萬有引力常量為G，若由于天體自轉使物體對天體表面壓力恰好為零，則天體自轉周期為 ()A. B. C. D. 5、2011年11月3日，“神州八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接。任務完成后“天宮一號”經變軌升到更高的軌道，等待與“神州九號”交會對接。變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道，對應的軌道半徑分別為R1、R2，線速度大小分別為、。則等于（ ）A. B. C. D. 6、一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，加入該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運動，動能減小為原來的，不考慮衛(wèi)星質量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的（ ）A向心加速度大小之比為4:1 B角速度

11、大小之比為2:1C周期之比為1:8 D軌道半徑之比為1:27、2011年4月10日，我國成功發(fā)射第8顆北斗導航衛(wèi)星，建成以后北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)將包含多可地球同步衛(wèi)星，這有助于減少我國對GPS導航系統(tǒng)的依賴，GPS由運行周期為12小時的衛(wèi)星群組成，設北斗星的同步衛(wèi)星和GPS導航的軌道半徑分別為和，向心加速度分別為和，則=_。=_（可用根式表示）48級高三物理一輪復習學案 預習案及課堂案§6.2 萬有引力定律與天體運動【預習檢測】1、 宇宙飛船正在離地面高的軌道上做勻速圓周運動，飛船內一彈簧秤下懸掛一質量為m的重物，g為地面處重力加速度，則彈簧秤的讀數(shù)為( )A.mg B. mg C.mg

12、 D.02、宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們以二者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動而不至因萬有引力的作用吸引到一起試證明它們的軌道半徑之比、線速度之比都等于質量的反比【典型例題】一、關于重力加速度例1、假設地球是一半徑為R、質量分布均勻的球體。一礦井深度為d。已知質量分布均勻的球殼對殼內物體的引力為零。礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為A. B. C. D. 二、雙星模型例2、冥王星與其附近的星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質量比約為7：1，同時繞它們連線上某點O做勻速圓周運動。由此可知冥王星繞O點運動的A 軌道半徑約為卡戎的1/7B 角速度大小約為卡戎的1/7C 線度大小約為卡戎的7

13、倍D 向心力小約為卡戎的7倍三、相關聯(lián)的獨立環(huán)繞模型例3、如圖3，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質量為M和2M的行星做勻速圓周運動，下列說法正確的是( )A. 甲的向心加速度比乙的小 B. 甲的運行周期比乙的小C. 甲的角速度比乙大 D. 甲的線速度比乙大【變式訓練】類1、一物體在地球表面重16N，它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的視重為9N，則此火箭離開地球表面的距離是地球半徑的（ ） A1倍 B2倍 C3倍 D4倍類2、雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質量、距離和周期均可

14、能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,，經過一段時間演化后，兩星總質量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運動的周期為AT BT C T D T 類3、火星探測項目是我國繼神舟載人航天工程、嫦娥探月工程之后又一個重大太空探索項目。假設火星探測器在火星表面附近圓形軌道運行的周期，神舟飛船在地球表面附近的圓形軌道運行周期為，火星質量與地球質量之比為p，火星半徑與地球半徑之比為q，則與之比為 （ ） KS*5U.C#OA B C D【自主檢測】1、一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運動，其線速度大小為假設宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質量為m的物體重力，物體

15、靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為，已知引力常量為G,則這顆行星的質量為A B. C D.2、為了對火星及其周圍的空間環(huán)境進行探測，我國于2011年10月發(fā)射了第一顆火星探測器“螢火一號”假設探測器在離火星表面高度分別為h1和h2的圓軌道上運動時，周期分別為T1和T2.火星可視為質量分布均勻的球體，且忽略火星的自轉影響，萬有引力常量為G.僅利用以上數(shù)據(jù)，可以計算出 ( )A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的質量和火星對“螢火一號”的引力C火星的半徑和“螢火一號”的質量D火星表面的重力加速度和火星對“螢火一號”的引力3、1990年5月，紫金山天文臺將他們發(fā)現(xiàn)的第2752號小行星命名為吳健雄星，該小

16、行星的半徑為16 km.若將此小行星和地球均看成質量分布均勻的球體，小行星密度與地球相同已知地球半徑R=6400 km，地球表面重力加速度為g.這個小行星表面的重力加速度為( )48級高三物理一輪復習學案 預習案及課堂案§6.2 萬有引力定律與天體運動（棟梁版）四、三種環(huán)繞模型同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上隨地球自轉的物體例5、如圖所示，地球赤道上的山丘e，近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運動設e、p、q的圓周運動周期分別為T1、T2、T3，線速率分別為v1、v2、v3，角速度分別為1、2、3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則（ ）A. T1>T2&

17、gt;T3 B. v1<v3<v2 C.1>2>3 D. a1<a3<a2圖4類4、如圖4所示，同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為v1，向心加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉的向心 加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列比值正確的是 ()A. B.()2C. D. 二、雙星模型例2、冥王星與其附近的星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質量比約為7：1，同時繞它們連線上某點O做勻速圓周運動。由此可知冥王星繞O點運動的A、 軌道半徑約為卡戎的1/7B、 角速度大小約為卡戎的1/7C、 線度大小約為卡戎的7倍D、 向心力小約為卡戎的7倍類2、雙星系統(tǒng)由

18、兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,，經過一段時間演化后，兩星總質量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運動的周期為AT BT C T D T 三、 追擊問題21某行星和地球繞太陽公轉的軌道均可視為圓。每過N年，該行星會運行到日地連線的延長線上，如題21圖所示。該行星與地球的公轉半徑比為ABCD48級高三物理一輪復習學案 預習案§6.3 萬有引力定律與天體運動 編制：謝秀杰 解華【知識梳理】1、第一宇宙

19、速度（環(huán)繞）：v= 可理解成：是發(fā)射衛(wèi)星進入最低軌道所必須具有的 發(fā)射速度是衛(wèi)星進入軌道正常運轉的 環(huán)繞速度。：如何計算某一未知天體的第一宇宙速度？ 2、第二宇宙速度（脫離）：v= 第三宇宙速度（逃逸）：v= 。3、離心運動與向心運動(1)本質：做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著_飛出去的傾向(2)受力特點(如圖所示)當F_時，物體做勻速圓周運動；當F0時，物體沿_飛出；當F<_時，物體逐漸遠離圓心，F(xiàn)為實際提供的向心力當F>mr2時，物體逐漸向_靠近，做_運動： 1.物體做離心運動是因為受到離心力的緣故嗎？2.物體做離心運動時是沿半徑方向遠離圓心嗎？【預習檢測】1、人造衛(wèi)

20、星繞地球做勻速圓周運動，其實際運行速率是：（ ）A一定等于7.9km/s B小于7.9km/s C一定大于7.9km/s D介于7.9km/s11.2km/s2、（2013上海）小行星繞恒星運動，恒星均勻地向四周輻射能量，質量緩慢減小，可認為小行星在繞恒星運動一周的過程中近似做圓周運動。則經過足夠長的時間后，小行星運動的(A)半徑變大(B)速率變大(C)角速度變大(D)加速度變大【典型例題】一、宇宙速度例1、星球上的物體脫離星球引力所需的最小速度稱為該星球的第二宇宙速度星球的第二宇宙速度v2與其第一宇宙速度v1的關系是v2v1.已知某星球的半徑為r，表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的1/

21、6，不計其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為 ()A. B. C. D.gr二、衛(wèi)星發(fā)射例2、載人航天飛行已成為人類探索太空的重要手段。由于地球在不斷的自轉，因而在發(fā)射宇宙飛船或衛(wèi)星時，可以利用地球的自轉以盡量減少發(fā)射人造飛船或衛(wèi)星運行時火箭所需的燃料，為此，國際社會目前正準備在最理想的地點建立一個聯(lián)合發(fā)射中心（1）這個發(fā)射中心應建在何處（供選地點：兩極、赤道、緯度45°處）？簡述選擇理由（2）運載火箭應最終朝什么方向發(fā)送（供選方向：東、西、南、北）？簡述選擇理由（3）今要在該中心發(fā)射一顆質量為m的同步衛(wèi)星，已知萬有引力常量為G、地球的半徑為R、地球的質量為M若要求出同步衛(wèi)星離地

22、面的高度，除了以上已知量外還要根據(jù)常識知道地球的什么物理量，并用這些量求出該高度三、變軌問題例3、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。則在衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是：（ ）A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率。B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度。C衛(wèi)星在軌道1上經過Q點時的速度大于它在軌道2上經過Q點時的速度。D衛(wèi)星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度。例4、(2013安徽)質量為m的人

23、造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為Ep，其中G為引力常量，M為地球質量該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)镽2，此過程中因摩擦而產生的熱量為()AGMm() BGMm() C.() D.()三、橢圓軌道例5、（10山東）1970年4月24日，我國自行設計、制造的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了我國航天事業(yè)的新紀元?！皷|方紅一號”的運行軌道為橢圓軌道，其近地點的和遠地點的的高度分別為439km和2384km，則（ ）MN地球A.衛(wèi)星在點的勢能大于點的勢能B.衛(wèi)星在點的角速度大于點的角速度C

24、.衛(wèi)星在點的加速度大于點的加速度D.衛(wèi)星在點的速度大于7.9km/s48級高三物理一輪復習學案 課堂案§6.3 萬有引力定律與天體運動 編制：謝秀杰 解華【變式訓練】1、（2013四川）太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Glicsc581”運行的行星“Gl-581c”卻很值得我們期待。該行星的溫度在0到40之間，質量是地球的6倍，直徑是地球的1.5倍、公轉周期為13個地球日?！癎licsc581”的質量是太陽質量的0.31倍。設該行星與地球均視為質量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運動，則（ ）A在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同 B如果人到了該行星，其體重是地球

25、上的倍C該行星與“Glicsc581”的距離是日地距離的倍D由于該行星公轉速率比地球大，地球上的米尺如果被帶上該行星，其長度一定會變短2、2010年10月26日21時27分，北京航天飛行控制中心對“嫦娥二號”衛(wèi)星實施了降軌控制，約18分鐘后，衛(wèi)星成功進入了遠月點100公里、近月點15公里的試驗軌道，為在月球虹灣區(qū)拍攝圖像做好準備如圖為“嫦娥二號”某次在近地點A由軌道1變軌為軌道2的示意圖，下列說法中正確的是 ( )A“嫦娥二號”在軌道1的A點處應點火加速 B“嫦娥二號”在軌道1的A點處的速度比在軌道2的A點處的速度大C“嫦娥二號”在軌道1的A點處的加速度比在軌道2的A點處的加速度大D“嫦娥二號

26、”在軌道1的B點處的機械能比在軌道2的C點處的機械能大3、某人造衛(wèi)星運動的軌道可近似看作是以地心為中心的圓由于阻力作用，人造衛(wèi)星到地心的距離從r1慢慢變到r2，用EKl、EK2分別表示衛(wèi)星在這兩個軌道上的動能，則（ ）(A)r1<r2，EK1<EK2 (B)r1>r2，EK1<EK2 (C)r1<r2，EK1>EK2 (D)r1>r2，EK1>EK2【自主檢測】1、人造地球衛(wèi)星可以繞地球做勻速圓周運動，也可以沿橢圓軌道繞地球運動對于沿橢圓軌道繞地球運動的衛(wèi)星，以下說法正確的是 ()A近地點速度一定等于7.9 km/sB遠地點速度一定小于7.9 km/sC發(fā)射此衛(wèi)星的速度一定大于7.9 km/sD近地點速度一定小于7.9 km/s2、（2013新課標） 2012年6曰18日，神州九號飛船與天宮一號目標飛行器在離地面343km的近圓軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接。對接軌道