萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用（課件） 2024年高中物理二輪復(fù)習(xí)

專題整合提升

專題04萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用1、提煉必備知識(shí)2、突破高考熱點(diǎn)3、鏈接高考真題4、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練1、提煉必備知識(shí)熱點(diǎn)二人造衛(wèi)星和天體運(yùn)動(dòng)熱點(diǎn)一開(kāi)普勒定律與萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用熱點(diǎn)三衛(wèi)星的變軌、對(duì)接、追及相遇問(wèn)題2、突破高考熱點(diǎn)例1(2023·天津南開(kāi)高三期末)2022年10月，太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將S－SAR01星發(fā)射升空，這顆衛(wèi)星主要為應(yīng)急管理、生態(tài)環(huán)境主體業(yè)務(wù)提供國(guó)產(chǎn)化數(shù)據(jù)保障，若S－SAR01星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道距地面高度為h，地球的半徑為R，地球表面北極的重力加速度為g，引力常量為G。下列說(shuō)法正確的是(

)B訓(xùn)練1

(2023·武漢市高三模擬)在地球上觀察發(fā)現(xiàn)，行星并非總向一個(gè)方向移動(dòng)，大多數(shù)時(shí)間它相對(duì)于太陽(yáng)由西向東移動(dòng)，但有時(shí)卻要停下來(lái)，然后向西移動(dòng)一段時(shí)間，隨后又向東移動(dòng)，這種現(xiàn)象叫作行星的逆行。如圖1為火星逆行的示意圖，觀察發(fā)現(xiàn)每次逆行都發(fā)生在火星相對(duì)地球距離最小的位置附近。假設(shè)火星與地球在同一平面內(nèi)朝同一方向繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知火星軌道半徑約為1.5AU(太陽(yáng)到地球的距離為1AU)，則連續(xù)兩次觀察到火星逆行現(xiàn)象的時(shí)間間隔大約為(

)A.1年

B.2年

C.3年

D.4年B圖1B人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析要點(diǎn)例2

(2023·廣東卷，7)如圖2(a)所示，太陽(yáng)系外的一顆行星P繞恒星Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于P的遮擋，探測(cè)器探測(cè)到Q的亮度隨時(shí)間做如圖(b)所示的周期性變化，該周期與P的公轉(zhuǎn)周期相同。已知Q的質(zhì)量為M，引力常量為G。關(guān)于P的公轉(zhuǎn)，下列說(shuō)法正確的是(

)B圖2例3

(2023·江蘇連云港高三統(tǒng)考)如圖3所示，某雙星系統(tǒng)中質(zhì)量較大的B星球正在“吸食”質(zhì)量較小的A星球的表面物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量轉(zhuǎn)移。若“吸食”過(guò)程中A、B球心間距離不變，運(yùn)動(dòng)軌道均視為圓周，則在“吸食”的最初階段，下列說(shuō)法正確的是(

)A.A、B運(yùn)動(dòng)的周期變大B.A、B之間的萬(wàn)有引力保持不變C.B星球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑變大D.A星球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度變大D圖3方法總結(jié)

雙星系統(tǒng)模型規(guī)律及有用結(jié)論訓(xùn)練3

(多選)(2023·廣東高三統(tǒng)考)如圖4所示，衛(wèi)星A是2022年8月20日我國(guó)成功發(fā)射的“遙感三十五號(hào)04”組衛(wèi)星(軌道為圓)，衛(wèi)星B是地球同步衛(wèi)星，衛(wèi)星P是地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，已知三顆衛(wèi)星的質(zhì)量相等，下列說(shuō)法正確的是(

)A.衛(wèi)星A運(yùn)動(dòng)得最快B.衛(wèi)星B的加速度最小C.衛(wèi)星B、P的角速度相等D.衛(wèi)星P受到地球的引力最小AC圖4B1.衛(wèi)星變軌的分析思路2.兩衛(wèi)星相距最近和最遠(yuǎn)滿足的條件(1)相距最近：兩衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，且位于和中心連線的半徑上同側(cè)時(shí)，兩衛(wèi)星相距最近，從運(yùn)動(dòng)關(guān)系上，應(yīng)滿足(ωA－ωB)t＝2nπ(n＝1，2，3，…)。(2)相距最遠(yuǎn)：兩衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同，且位于和中心連線的半徑上兩側(cè)時(shí)，兩衛(wèi)星相距最遠(yuǎn)，從運(yùn)動(dòng)關(guān)系上，應(yīng)滿足(ωA－ωB)t′＝(2n－1)π(n＝1，2，3，…)。例4(2023·河南鄭州一模)2022年11月1日4時(shí)27分，空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在發(fā)射入軌后，成功對(duì)接于天和核心艙前向端口。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙，又稱為夢(mèng)天艙，是中國(guó)空間站“天宮”的重要組成部分。對(duì)接變軌過(guò)程簡(jiǎn)化為如圖5所示，MN是橢圓軌道Ⅱ的長(zhǎng)軸。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙從圓軌道Ⅰ先變軌到橢圓軌道Ⅱ，再變軌到圓軌道Ⅲ，并在圓軌道Ⅲ上與運(yùn)行的天和核心艙實(shí)施對(duì)接。下列說(shuō)法正確的是(

)A.夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在變軌過(guò)程中機(jī)械能不變B.可讓夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙先進(jìn)入圓軌道Ⅲ，然后加速追趕天和核心艙實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.無(wú)論在軌道Ⅱ還是軌道Ⅲ，夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在N點(diǎn)的加速度都相同D.夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期與天和核心艙的運(yùn)行周期相等C圖5訓(xùn)練5

(多選)(2022·湖南卷，8)如圖6，火星與地球近似在同一平面內(nèi)，繞太陽(yáng)沿同一方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，火星的軌道半徑大約是地球的1.5倍。地球上的觀測(cè)者在大多數(shù)的時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到火星相對(duì)于恒星背景由西向東運(yùn)動(dòng)，稱為順行；有時(shí)觀測(cè)到火星由東向西運(yùn)動(dòng)，稱為逆行。當(dāng)火星、地球、太陽(yáng)三者在同一直線上，且太陽(yáng)和火星位于地球兩側(cè)時(shí)，稱為火星沖日。忽略地球自轉(zhuǎn)，只考慮太陽(yáng)對(duì)行星的引力，下列說(shuō)法正確的是(

)CD圖63、鏈接高考真題CD2.(2023·遼寧卷，7)在地球上觀察，月球和太陽(yáng)的角直徑(直徑對(duì)應(yīng)的張角)近似相等，如圖7所示。若月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T1，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期為T2，地球半徑是月球半徑的k倍，則地球與太陽(yáng)的平均密度之比約為(

)圖7D3.(2023·6月浙江選考，9)木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為1∶2∶4。木衛(wèi)三周期為T，公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的n倍，月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為T0，則(

)B4.(2023·湖北卷，2)2022年12月8日，地球恰好運(yùn)行到火星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線，此現(xiàn)象被稱為“火星沖日”?；鹦呛偷厍驇缀踉谕黄矫鎯?nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，火星與地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3∶2，如圖8所示。根據(jù)以上信息可以得出(

)圖8A.火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比約為27∶8B.當(dāng)火星與地球相距最遠(yuǎn)時(shí)，兩者的相對(duì)速度最大C.火星與地球表面的自由落體加速度大小之比約為9∶4D.下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月8日之前B解析（限時(shí)：35分鐘）4、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練A級(jí)基礎(chǔ)保分練1.(2023·江蘇卷，4)設(shè)想將來(lái)發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道上穩(wěn)定運(yùn)行，該軌道可視為圓軌道。該衛(wèi)星與月球相比，一定相等的是(

) A.質(zhì)量

B.向心力大小 C.向心加速度大小

D.受到地球的萬(wàn)有引力大小C解析B2.(2023·河南開(kāi)封統(tǒng)考模擬)2022年10月15日我國(guó)成功將遙感三十六號(hào)衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。如圖1所示為某衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程示意圖，Ⅱ?yàn)闄E圓軌道，且與圓形軌道Ⅰ和Ⅲ分別相切于P、Q點(diǎn)，兩圓形軌道的半徑之比為1∶2，則下列說(shuō)法正確的是(

)圖13.(多選)(2023·山西一模)2022年11月12日12時(shí)10分，天舟五號(hào)成功對(duì)接于空間站天和核心艙后向端口，2小時(shí)的快速交會(huì)對(duì)接創(chuàng)造世界紀(jì)錄。如圖2所示為天舟五號(hào)與天和核心艙對(duì)接和運(yùn)行過(guò)程示意圖，已知天和核心艙的運(yùn)行軌道2距地面高度為h(約為400km)，地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，天舟五號(hào)對(duì)接前在軌道1上運(yùn)動(dòng)，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，下列說(shuō)法正確的是(

)AC圖24.(2023·山東省押題卷)2023年1月，一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用衛(wèi)星探測(cè)到一顆新的“熱木星”系外行星，該行星被命名為TOI－778b，它的半徑約為木星半徑的1.4倍，質(zhì)量約是木星質(zhì)量的2.8倍，距離其主恒星約0.06天文單位，公轉(zhuǎn)周期約4.63天。已知地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑為1天文單位，公轉(zhuǎn)周期約365天，則(

) A.該行星與木星表面的重力加速度之比為14∶5 B.該行星與木星的第一宇宙速度之比為2∶1 C.可以求出該行星的主恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量之比 D.可以求出地球與該行星的質(zhì)量之比C5.(多選)(2023·安徽淮北一模)中國(guó)空間站實(shí)現(xiàn)了“三大艙段”＋“三艘飛船”的最大構(gòu)型，天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十四號(hào)、神舟十五號(hào)載人飛船同時(shí)在軌。神舟十五號(hào)航天員順利進(jìn)駐中國(guó)空間站，與神舟十四號(hào)的三名航天員實(shí)現(xiàn)了首次“太空會(huì)師”。空間站繞地球的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知空間站離地面高度約為400km，地球半徑約為6400km，下列說(shuō)法正確的是(

)CDA.神舟十五號(hào)飛船運(yùn)載火箭發(fā)射過(guò)程中，航天員處于完全失重狀態(tài)B.由于對(duì)接后空間站的總質(zhì)量增加，會(huì)造成飛船的運(yùn)行周期增大C.空間站運(yùn)行的向心加速度與地球表面重力加速度之比約為162∶172D.考慮稀薄大氣阻力，若空間站沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)力補(bǔ)充，運(yùn)行速度會(huì)越來(lái)越大圖36.(2023·山東日照一模)“神舟十五號(hào)”進(jìn)駐空間站，標(biāo)志著我國(guó)空間站正式從建造階段轉(zhuǎn)入運(yùn)營(yíng)階段，可將中國(guó)空間站看作近地衛(wèi)星，空間站繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T。某科研小組在地球南極點(diǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得質(zhì)量為m的砝碼所受重力為F，在赤道測(cè)得該砝碼所受重力為F′。假設(shè)地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，則下列說(shuō)法正確的是(

)D7.(多選)(2023·山東菏澤一模)距地心R＝3.6萬(wàn)千米的高度上，有一個(gè)“地球同步軌道”，各國(guó)向太空發(fā)射的同步衛(wèi)星都運(yùn)行在該軌道上，而從“地球同步軌道”再上升300千米，就是國(guó)際社會(huì)處理太空垃圾的地方，稱為“墓地軌道”，軌道半徑為r，如圖4所示。將廢棄飛行物處理到這兒，可以為“地球同步軌道”釋放更多的空間，這樣的操作，沒(méi)幾個(gè)國(guó)家能做到。2022年1月，運(yùn)行在地球同步軌道上的中國(guó)“實(shí)踐21號(hào)”衛(wèi)星，發(fā)揮“太空拖

船”的作用，將一顆失效的北斗二號(hào)衛(wèi)星送入到了“墓地

軌道”。地球表面的重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是(

)BD圖48.(2023·山東臨沂一模)人類首次發(fā)現(xiàn)的引力波來(lái)源于距地球之外13億光年的兩個(gè)黑洞互相繞轉(zhuǎn)最后合并的過(guò)程。設(shè)兩個(gè)黑洞A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖5所示，黑洞A的軌道半徑大于黑洞B的軌道半徑，兩個(gè)黑洞的總質(zhì)量為M，兩個(gè)黑洞中心間的距離為L(zhǎng)，則(

)C圖59.(2023·遼寧沈陽(yáng)統(tǒng)考一模)中國(guó)預(yù)計(jì)將在2028年實(shí)現(xiàn)載人登月計(jì)劃，把月球作為登上更遙遠(yuǎn)行星的一個(gè)落腳點(diǎn)。如圖6所示是“嫦娥一號(hào)奔月”的示意圖，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后經(jīng)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。關(guān)于“嫦娥一號(hào)”，下列說(shuō)法正確的是(

)BA.發(fā)射時(shí)的速度必須