2020年高考物理萬有引力定律專題復(fù)習(xí)(整理)

1、可修改Word原創(chuàng)Word原創(chuàng)考點1周期T、線速度v、加速度a與軌道半徑r關(guān)系Mmv2由G二m一得v二，所以r越大，vr2rMm由G二2r得3二，所以r越大，少r2由Mm=ma得a=GM所以r越大TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark18 o Current Document r2r2由GY二m（孚）2r得T二，所以r越大，Tr2T例1.我國研制并成功發(fā)射的“嫦娥二號”探測衛(wèi)星，在距月球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運動，運行的周期為T。若以R表示月球的半徑，則4n2R2nR衛(wèi)星運行時的向心加速度為B。衛(wèi)星運行時的線速度為-T2T4n2R2nJr（R+h）3C.物

2、體在月球表面自由下落的加速度為D.月球的第一宇宙速度為T2TR考點2求中心天體的質(zhì)量M與密度（1）天體質(zhì)量M密度P的估算測出衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動的半徑r和周期T，由GMm二m(蘭)2r得M二r2T4兀2r3GT2M4兀R3303兀r3GT2R30（R0為中心天體的半徑）。例2.物體靜置在平均密度為p的球形天體表面的赤道上。已知萬有引力常量為G，若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力怡好為零，則天體自轉(zhuǎn)周期為（）A.13GP丿B.C.D.考點3三大宇宙速度第一宇宙速度：約為7.9km/s，是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度.（又稱環(huán)繞速度或最小發(fā)射速度）第二宇宙速度：約

3、為11.2km/s，當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球吸引，不再繞地球運動.（又稱脫離速度）第三宇宙速度：約為16.7km/s，當(dāng)物體的速度等于或大于16.7km/s時，就會脫離太陽的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去.（逃逸速度）補(bǔ)充：第一宇宙速度的理解和推導(dǎo)由于在人造衛(wèi)星的發(fā)射過程中，火箭要克服地球的引力做功，所以將衛(wèi)星發(fā)射到離地球越遠(yuǎn)的軌道，在地面上所需的發(fā)射速度就越大，故人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度對應(yīng)將衛(wèi)星發(fā)射到近地表面運行，此時發(fā)射時的動能全部轉(zhuǎn)化為繞行的動能而不需要重力勢能。Mmv2JGMci.根據(jù)論述可推導(dǎo)如下：G-=m古v=|二-二7.9km/sR2R1vR或

4、mg=m亠,v=*gR=7.9km/sR1其他天體的第一宇宙速度可參照此方法推導(dǎo)，V=春疋臣注意（1）三個宇宙速度指的是發(fā)射速度，不能理解成運行速度。（2）（2）第一宇宙速度既是最小發(fā)射速度，又是最大運行速度。練習(xí)1關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是（）第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度B.第一宇宙速度又叫脫離速度C.第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān)D.第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)2關(guān)于萬有引力及其應(yīng)用，下列表述正確的是（）人造地球衛(wèi)星運行時不受地球引力作用兩物體間的萬有引力跟它們質(zhì)量的乘積成反比兩物體間的萬有引力跟它們的距離成反比人造衛(wèi)星在地面附近繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度，稱為第一宇宙速

5、度（10山東理綜.18）據(jù)報道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經(jīng)77赤道上空的同步軌道關(guān)于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是（）運行速度大于7.9km/s離地面高度一定,相對地面靜止C繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等（08廣東12）如圖是“嫦娥一號”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星,并開展對月球的探測下列說法正確的是發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達(dá)到第三宇宙速

6、度在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān)衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比可修改Word原創(chuàng)在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力一、宇宙速度例1、我國繞月探測工程的預(yù)先研究和工程實施已取得重要進(jìn)展.設(shè)地球、月球的質(zhì)量分別為m、m,12半徑分別為R、R，人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度12為v,對應(yīng)的環(huán)繞周期為T則環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測器的速度和周期分別為（）一、同步衛(wèi)星例、設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離r,運行速率為v,1加速度a；地球赤道上的物體地球自轉(zhuǎn)的向1心加速度a,第一宇宙速度v,地球的半徑22為R,J則下列比值正確的（）mRA.21V,mR12ImRC.21V,m

7、R12mR31才TmR3.21mR321TmR312B.D.mR12v,mR21mR321TmR312mRmR32V,12TmRmR3121vrA.f=vR2aR2C.f=ar22arB.f=aR2D.Z=v2考點4同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星：相對地面靜止的衛(wèi)星同步衛(wèi)星：繞地軸做勻速圓周運動同步衛(wèi)星的特點：（四個一定）周期一定：T=24h,繞地球運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同軌道一定：在赤道平面內(nèi)高度一定：衛(wèi)星距離地球的高度約為36000km.地球引力提供向心力：平面一定：與赤道共面練習(xí)15.（2011北京理綜）由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的A.質(zhì)量可以不同B.軌

8、道半徑可以不同C.軌道平面可以不同考點5變軌問題D.速率可以不同當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因使向心力與所受地球萬有引力不相等時，衛(wèi)星就會變軌，即當(dāng)Fv2v2引m時,衛(wèi)星向近地心的軌道運動,即做向心運動;當(dāng)F,m時,衛(wèi)星向遠(yuǎn)地心的軌道引r引r運動,即做離心運動。,在開始變軌時F引不變;Mm變軌時應(yīng)從兩方面考慮：一是中心天體提供的引力酥G卞v2二是飛船所需要的向心力F向二m,可以通過以改變飛船的速度來改變它所需要的向心力，向r從而達(dá)到使其做向心運動或離心運動而變軌的目的。例題1、（江蘇卷）6、2009年5月，航天飛機(jī)在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點從圓形軌道丨進(jìn)入橢圓軌道II,B為軌道II上的一點

9、，如圖所示，關(guān)于航天飛機(jī)的運動，下列說法中正確的有（A）在軌道11上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度（B）在軌道II上經(jīng)過A的動能小于在軌道丨上經(jīng)過A的動能（C）在軌道II上運動的周期小于在軌道丨上運動的周期（D）在軌道I上經(jīng)過A的加速度小于在軌道丨上經(jīng)過A的加速解析：航天飛機(jī)在軌道I上從遠(yuǎn)地點A向近地點B運動的過程中萬有引力做正功，所以A點的速度小于B點的速度，選項A正確；航天飛機(jī)在A點減速后才能做向心運動，從圓形軌道I進(jìn)入橢圓軌道II，所以軌道II上經(jīng)過A點的動能小于在軌道I上經(jīng)過A點的動能，選項B正確；根據(jù)開普勒第三定律T2=K，因為軌道“的長半軸小天軌道1的半徑，所以航天飛機(jī)在軌道II的運

10、動周期小于在軌道I的運動周期，選項C正確；根據(jù)牛頓第二定律F=ma,因航天飛機(jī)在軌道II和軌道I上A點的萬有引力相等，所以在軌道II上經(jīng)過A點的加速度等于在軌道I上經(jīng)過A點的加速度，選項D錯誤，答案：ABC。練習(xí)（2010山東理綜）1970年4月2日，我國自行設(shè)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(jì)元如圖472所示，“東方紅一號”的運行軌道為橢圓軌道，其近地點M和遠(yuǎn)地點N的高度分別為439km和2384km，則（）衛(wèi)星在M點的勢能大于N點的勢能衛(wèi)星在M點的角速度大于N點的角速度衛(wèi)星在M點的加速度大于N點的加速度衛(wèi)星在N點的速度大于7.9km/s例題2變軌與

11、能量結(jié)合.（09山東18）2008年9月25日至28日我國成功實施了“神舟”七號載入航天飛行并實現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點343千米處點火加速，由橢P圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是（）飛船變軌前后的機(jī)械能相等飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度解析：飛船點火變軌，前后的機(jī)械能不守恒，所以A不正確。飛船在圓軌道上時萬有引力來提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)，B正確。飛船在此圓

12、軌道上運動的周期2兀90分鐘小于同步衛(wèi)星運動的周期24小時，根據(jù)T=可知，飛船在此圓軌道上運動的角度速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度，C正確。飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點時只有萬有引力來提供加速度，變軌后沿圓軌道運動也是只有萬有引力來提供加速度，所以相等，D不正確。練習(xí)題（08遼寧五校期末）2007年10月24日18時05分，我國成功發(fā)可修改可修改Word原創(chuàng)Word原創(chuàng)射了“嫦娥一號”探月衛(wèi)星衛(wèi)星經(jīng)過八次點火變軌后，繞月球做AM月球勻速圓周運動圖中所示為探月衛(wèi)星運行軌跡的示意圖（圖中1、2、3、8、為衛(wèi)星運行中的八次點火位置）衛(wèi)星第2、3、4次點火選擇在繞地球運行軌道的近地點，是為了有效地利用能

13、源，提高遠(yuǎn)地點高度；衛(wèi)星沿橢圓軌道由近地點向遠(yuǎn)地點運動的過程中，加速度逐漸增大，速度逐漸減?。恍l(wèi)星沿橢圓軌道由近地點向遠(yuǎn)地點運動的過程中,機(jī)械能守恒;衛(wèi)星沿橢圓軌道由遠(yuǎn)地點向近地點運動的過程中，衛(wèi)星中的科考儀器處于超重狀態(tài)；衛(wèi)星在靠近月球時需要緊急制動被月球所捕獲，為此實施第6次點火則此次發(fā)動機(jī)噴氣方向與衛(wèi)星運動方向相反,上述說法正確的是A.B.C.D.2（延慶縣）2007年10月24日18時05分，搭載著我國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號的長征三號甲運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心三號塔架點火發(fā)射。衛(wèi)星接近月球時進(jìn)行三次制動變軌,以月球為參考系，當(dāng)衛(wèi)星從第一次變下列說法正確的是最后進(jìn)入工作軌道。如果不考慮地

14、球和太陽的影響，軌后到第三次變軌后（三個繞月軌道均視為圓軌道）,衛(wèi)星的運行速度會減小衛(wèi)星的動能會減小衛(wèi)星的加速度會減小衛(wèi)星與月球的引力勢能會減小3（西城二模2010）截至2009年7月，統(tǒng)計有1.9萬個直徑在10cm以上的人造物體和太空垃圾繞地球軌道飛行，其中大多數(shù)集中在近地軌道。每到太陽活動期，地球大氣層的厚度開始增加，使得部分原在太空中的垃圾進(jìn)入稀薄的大氣層，并緩慢逐漸接近地球，此時太空垃圾繞地球依然可以近似看成勻速圓周運動。下列說法中正確的是（）太空垃圾在緩慢下降的過程中，機(jī)械能逐漸減小太空垃圾動能逐漸減小太空垃圾的最小周期可能是65分鐘太空垃圾環(huán)繞地球做勻速圓周運動的線速度是11.2k

15、m/s14.4（豐臺二模2010）我國自主研制的“神州七號”載人飛船于2008年9月25日21時10分04秒，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。第583秒火箭將飛船送到近地點200km,遠(yuǎn)地點350km的橢圓軌道的入口，箭船分離。21時33分變軌成功，飛船進(jìn)入距地球表面約343km的圓形預(yù)定軌道，繞行一周約90分鐘，關(guān)于“神州七號”載人飛船在預(yù)定軌道上運行時下列說法中正確的是“神州七號”載人飛船在軌道上飛行的線速度比第一宇宙速度大飛船由于完全失重，飛船中的宇航員不再受到重力的作用當(dāng)飛船要離開圓形軌道返回地球時，要啟動助推器讓飛船速度減小飛船繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度小6年高考兩年模擬

16、（06北京）3一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行。認(rèn)為行星是密度均勻的球體，要確定該行星的密度，只需要測量（）A.飛船的軌道半徑B.飛船的運行速度C.飛船的運行周期D.行星的質(zhì)量（07北京）4.前歐洲天文學(xué)就發(fā)現(xiàn)了一顆可能適合人類居住的行星，命名為“格利斯581c”。該行星的質(zhì)量是地球的5倍，直徑是地球的1.5倍。設(shè)想在該行星表面附近繞行星沿圓軌道運行的人造衛(wèi)星的動能為E燈，在地球表面附近繞地球沿圓軌道運行的同質(zhì)量的人E造衛(wèi)星的動能為E則才為（）k2Ek2A、0.13B、0.3C、3.33D、7.5（08年）17.據(jù)媒體報道，嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度200km,運行周

17、期127分鐘。若還知道引力常量和月球平均半徑,僅利用以上條件不能求出的是A.月球表面的重力加速度B.月球?qū)πl(wèi)星的吸引力衛(wèi)星繞月球運行的速度D.衛(wèi)星繞月運行的加速度（09年）22.（16分）已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。（1）推導(dǎo)第一宇宙速度V的表達(dá)式；（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，運行軌道距離地面高度為h,求衛(wèi)星的運行周期T。（10年）16.物體靜置在平均密度為p的球形天體表面的赤道上。已知萬有引力常量為G,若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力怡好為零,則天體自轉(zhuǎn)周期為（）A13Gp丿BCD、+2（11年）15由于通訊和廣播等方面的需要,許多國家發(fā)射了地球同

18、步軌道衛(wèi)星,這些衛(wèi)星的A.質(zhì)量可以不同C.軌道平面可以不同軌道半徑可以不同速率可以不同可修改Word原創(chuàng)A.葺=：vr21C.二二（4vr21v1rB.f=v.r212v/r、C.=（十）2vr221.（2010北京東城區(qū)二模）截至2009年7月，統(tǒng)計有1.9萬個直徑10cm以上的人造物體和太空垃圾繞地球軌道飛行，其中大多數(shù)集中在近地軌道。每到太陽活動期，地球大氣層的厚度開始增加，使得部分原在太空中的垃圾進(jìn)入稀薄的大氣層，并緩慢逐漸接近地球，此時太空垃圾繞地球依然可以近似看成勻速圓周運動。下列說法中正確的是（）A.太空垃圾在緩慢下降的過程中，機(jī)械能逐漸減小B.太空垃圾動能逐漸減小太空垃圾的最小

19、周期可能是65分鐘D.垃圾環(huán)繞地球做勻速圓周的線速度是11.2km/s2.（2015福建理綜）如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動，a、b到v2則（）2。地心0的距離分別為r、r2線速度大小分別為v112,13（2010北模）一艘宇宙飛船在一個星球表面附近，沿著圓形軌道，環(huán)繞該星球作近地飛行。若要估測該星球的平均密度，則該宇航員只需要測定的一個參量是：（）A.飛船的環(huán)繞半徑B.行星的質(zhì)量C.飛船的環(huán)繞周期D.飛船的環(huán)繞速度（2010北京市二模）某研究小組用天文望遠(yuǎn)鏡對一顆行星進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)該行星有一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星在行星的表面附近繞行，并測得其周期為T,已知引力常量為G,根據(jù)這些數(shù)據(jù)可

20、以估算出（）A.行星的質(zhì)量B.行星的半徑C.行星的平均密度D.行星表面的重力加速度我國研制并成功發(fā)射的“嫦娥二號”探測衛(wèi)星，在距月球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運動，運行的周期為T。若以R表示月球的半徑，則4n2R衛(wèi)星運行時的向心加速度為-T22nR衛(wèi)星運行時的線速度為-C.物體在月球表面自由下落的加速度為4兀2RD.月球的第一宇宙速度為2nR（R+h）3TR（2011朝陽1）7.1980年10月14日，中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)了一時毎顆繞太陽運行的小行星，2001年12月21日，經(jīng)國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準(zhǔn)，將這顆小行星命名為“錢學(xué)森星”以表彰這位“兩彈一星”的功臣對我國科

21、技事業(yè)做出的卓越貢獻(xiàn)。若將地球和“錢學(xué)森星”繞太陽的運動看作勻速圓周運動，它們的運行軌道如圖所示。已知“錢學(xué)森星”繞太陽運行一周的時間約為3.4年，設(shè)地球繞太陽運行的軌道半徑為R，則“錢學(xué)森星”繞太陽運行的軌道半徑約為A.B.23.4RC.311.56RD.211.56R（2011東城1）8.“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報提供準(zhǔn)確、全面和及時的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是（）同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的-倍n同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的丄倍n同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的倍n同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍n（2011北海1）9.已知月球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比約為1:80,月球半徑與地球半徑之比約為1:4,則月球上的第一宇宙速度與地球上的第一宇宙速度之比最接近A.9:2B.2:9C.18:1D.1:18（2011豐臺1）10.科學(xué)家在研究地月組成的系統(tǒng)時，從地球向月球發(fā)射激光，測得激