世纪金榜高中物理二轮复习专题二曲线运动课件2

1、温馨提示： 此套题为word版，请按住ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭word文档返回原板块。课时巩固过关练 五万有引力定律及其应用(20分钟50分)一、选择题(本大题共6小题,每小题6分,共36分。其中第13题为单选,第46题为多选)1.火星探测器沿火星近地圆轨道飞行,其周期和相应的轨道半径分别为t0和r0,火星的一颗卫星在其圆轨道上的周期和相应的轨道半径分别为t和r,则下列关系正确的是()a.lgtt0=32lgrr0b.lgtt0=2lgrr0c.lgtt0=32lgr0rd.lgtt0=2lgr0r【解析】选a。根据开普勒第三定律得r03t02=r3t2,

2、则r3r03=t2t02,所以它们的对数关系可以表达为lgtt0=32lgrr0,故a正确,b、c、d错误。2.(2017·北京高考)利用引力常量g和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是()世纪金榜导学号49294134a.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)b.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期c.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离d.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离【解析】选d。不考虑地球自转的情况下,在地球表面,重力等于万有引力,mg=gmmr2,m=gr2g,能计算出地球的质量;人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动时,gmmr2=mv

3、2r,又有v=2tr,已知速度及周期时,联立可求得地球的质量;月球绕地球做圆周运动时,gmmr2=m42t2r,在已知周期和地月间距离的情况下,可以求出地球的质量;地球绕太阳做圆周运动时,我们只能求出中心天体太阳的质量,不能求出地球的质量,故选d。【加固训练】(2017·双鸭山一模)为研究太阳系内行星的运动,需要知道太阳的质量,已知地球半径为r,地球质量为m,太阳与地球中心间距为r,地球表面的重力加速度为g,地球绕太阳公转的周期为t。则太阳的质量为()a.42r3t2r2gb.t2r2g42mr3c.42mgr2r3t2d.42mr3t2r2g【解析】选d。地球绕太阳做匀速圆周运动,

4、则有gmmr2=m42rt2,对地球表面物体m有gmm'r2=mg,两式联立得m=42mr3t2r2g,故d正确,a、b、c错误。3.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t2时间内有t6的时间看不见此卫星。已知该行星自转周期为t,行星半径为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.rb.2rc.5.6rd.6.6r【解析】选a。根据光的直线传播规律,日落的t2时间内有t6时间该观察者看不见此卫星。如图所示,同步卫星相对地心转过的角度为=2,sin=rr,又有=t=2t×t6=3,则=6,解以上各

5、式得r=2r,则高度h=r-r=r,故a正确,b、c、d错误。4.(2017·武汉一模)如图所示,某次发射远地圆轨道卫星时,先让卫星进入一个近地的圆轨道,在此轨道正常运行时,卫星的轨道半径为r1、周期为t1;然后在p点点火加速,进入椭圆形转移轨道,在此轨道正常运行时,卫星的周期为t2;到达远地点q时再次点火加速,进入远地圆轨道,在此轨道正常运行时,卫星的轨道半径为r3、周期为t3(轨道的近地点和远地点分别为轨道上的p点、轨道上的q点)。已知r3=2r1,则下列关系正确的是世纪金榜导学号49294135()a.t2=33t1b.t2=338t3c.t3=22t1d.t3=364t1【解

6、析】选b、c。根据开普勒第三定律得t32t12=r33r13=231,解得t3t1=22,即t3=22t1,故c正确、d错误;根据开普勒第三定律得t22t12=r1+r323r13=3r123r13=323,解得t2t1=364,即t2=364t1,故a错误;根据开普勒第三定律得t22t32=r1+r323r33=3r123(2r1)3=343,解得t2t3=338,即t2=338t3,故b正确。【加固训练】(多选)“嫦娥五号”探路兵发射升空为计划于2017年左右发射的“嫦娥五号”探路,并在8天后以“跳跃式返回技术”成功返回地面。“跳跃式返回技术”指航天器在关闭发动机后进入大气层,依靠大气升力

7、再次冲出大气层,降低速度后再进入大气层。如图所示,虚线为大气层的边界。已知地球半径为r,地心到d点距离为r,地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是()a.“嫦娥五号”在b点处于完全失重状态b.“嫦娥五号”在d点的加速度等于gr2r2c.“嫦娥五号”在a点速率大于在c点的速率d.“嫦娥五号”在c点速率大于在e点的速率【解析】选b、c。根据曲线运动的规律,运动轨迹在合力和速度的夹角之间(合力指向运动轨迹的凹侧),由题图可知航天器在b点处于超重状态,故a错误;在d点gmmr2=ma,且在地面附近万有引力近似等于重力:gmmr2=mg,可得加速度a=gr2r2,故b正确;航天器在a、c、e三点到地心

8、距离相等,航天器从a到c克服大气阻力,动能减少;从c到e无大气阻力,va>vc,vc=ve,故c对,d错。5.某同学学习了天体运动的知识后,假想宇宙中存在着由四颗星组成的孤立星系。如图所示,一颗母星处在正三角形的中心,三角形的顶点各有一颗质量相等的小星围绕母星做圆周运动。如果两颗小星间的万有引力为f,母星与任意一颗小星间的万有引力为9f。则()a.每颗小星受到的万有引力为(3+9)fb.每颗小星受到的万有引力为(32+9)fc.母星的质量是每颗小星质量的3倍d.母星的质量是每颗小星质量的33倍【解析】选a、c。设正三角形边长为a,小星的质量为m,母星的质量为m,则母星与小星间距离为r=3

9、3a,则小星间万有引力为f=gmma2,母星和小星间万有引力为9f=gmmr2,则m=3m,c正确;小星受到的万有引力合力为2f×cos30°+9f=(9+3)f,a正确。6.(2017·咸阳二模)“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道上的p点实施变轨,进入近月点为15km的椭圆轨道,由近月点q成功落月,如图所示。关于“嫦娥三号”,下列说法正确的是()世纪金榜导学号49294136a.沿轨道运动至p点时,需制动减速才能进入轨道b.沿轨道运行的周期大于沿轨道运行的周期c.沿轨道运行时,在p点的加速度大于在q点的加速度d.在轨道上由p点运行到q点的过程中,万

10、有引力对其做正功,它的动能增加,重力势能减小,机械能不变【解析】选a、d。在轨道上运动,从p点开始变轨,可知“嫦娥三号”做近心运动,在p点应该制动减速以减小向心力,通过做近心运动减小轨道半径,故a正确;轨道的半长轴小于轨道的半径,根据开普勒第三定律可知沿轨道运行的周期小于轨道上的周期,故b错误;在轨道上运动时,“嫦娥三号”只受万有引力作用,在p点时的万有引力比q点的小,故p点的加速度小于在q点的加速度,故c错误;根据开普勒第二定律可知,在轨道上由p点运行到q点的过程中,万有引力对“嫦娥三号”做正功,“嫦娥三号”的速度逐渐增大,动能增加,重力势能减小,机械能不变,故d正确。【总结提升】分析卫星变

11、轨应注意的三个问题(1)卫星变轨时半径的变化,根据万有引力和所需向心力的大小关系判断;稳定的新轨道上的运行速度变化由v=gmr判断。(2)卫星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)卫星经过不同轨道相交的同一点时加速度相等,外轨道的速度大于内轨道的速度。二、计算题(14分。需写出规范的解题步骤)7.木星的卫星之一叫艾奥,它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为v0时,上升的最大高度可达h。已知艾奥的半径为r,引力常量为g,忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力,求:(1)艾奥表面的重力加速度大小g和艾奥的质量m。(2)距艾奥表面高度为2r处的重力加速度大小g。(3)艾

12、奥的第一宇宙速度v。【解析】(1)岩块做竖直上抛运动,则有:0-v02=-2gh解得:g=v022h忽略艾奥的自转,则有:gmmr2=mg解得:m=r2v022gh(2)距艾奥表面高度为2r处有:gmm'(r+2r)2=mg解得:g=v0218h(3)某卫星在艾奥表面绕其做圆周运动时:mg=mv2r解得:v=v0r2h答案:(1)v022hr2v022gh(2)v0218h(3)v0r2h(25分钟50分)1.(7分)2016年11月17日12时41分,我国航天员景海鹏、陈冬踏上返回之旅,他们在“天宫二号”空间实验室已工作生活了30天,创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录,假设未来的某

13、一天我国宇航员登上某一星球,测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,而该星球的平均密度与地球差不多,则该星球质量大约是地球质量的()a.2倍b.4倍c.8倍d.16倍【解析】选c。根据万有引力等于重力,则有gmmr2=mg,解得g=gmr2,其中m是地球的质量,r是物体在某位置到球心的距离,根据密度与质量关系得m=·43r3,星球的密度跟地球密度相同,g=gmr2=g·43r,星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,所以星球的半径也是地球半径的2倍,根据m=·43r3得,星球质量是地球质量的8倍,故a、b、d错误,c正确。2.(7分)(多选)

14、(2017·泰安二模)一球形行星对其周围物体的万有引力使物体产生的加速度用a表示,物体到球形行星表面的距离用h表示,a随h变化的图象如图所示,图中a1、h1、a2、h2及万有引力常量g均为己知。根据以上数据可以计算出()世纪金榜导学号49294137a.该行星的半径b.该行星的质量c.该行星的自转周期d.该行星同步卫星离行星表面的高度【解析】选a、b。球形行星对其周围质量为m的物体的万有引力f=ma=gmm(r+h)2,解得a1=gm(r+h1)2,a2=gm(r+h2)2,联立可得r=h1·a1a2-h21-a1a2,故a正确;将r代入加速度的表达式a1=gm(r+h1)

15、2,即可求出该行星的质量,故b正确;由题目以及相关的公式的物理量都与该行星的自转周期无关,所以不能求出该行星的自转周期,故c错误;由于不能求出该行星的自转周期,所以也不能求出该行星同步卫星离行星表面的高度,故d错误。3.(18分)一航天仪器在地面上重为f1,被宇航员带到月球表面上时重为f2。已知月球半径为r,引力常量为g,地球表面的重力加速度大小为g0,求:(1)月球的密度。(2)月球的第一宇宙速度和近月卫星(贴近月球表面)的周期。【解析】(1)在地面上有:f1=mg0在月球表面上有:f2=gmmr2月球的质量为:m=·43r3联立以上各式解得:=3g0f24grf1(2)设月球的第

16、一宇宙速度为v,近月卫星的周期为t,则:f2=mv2rt=2rv解得:v=f2rg0f1t=2f1rf2g0答案:(1)3g0f24grf1(2)f2rg0f12f1rf2g04.(18分)(2017·福州一模)中国自行研制,具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船,目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术,其发射过程简化如下:飞船在酒泉卫星发射中心发射,由长征运载火箭送入近地点为a、远地点为b的椭圆轨道上,a点距地面的高度为h1,飞船飞行五周后进行变轨,进入预定圆轨道,如图所示,设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,若已知地球表面重力加速度为g,地球半径为r,求:世纪金榜导学号49294138(1)地球的平均密度是多少。(2)飞船经过椭圆轨道近地点a时的加速度大小。(3)椭圆轨道远地点b距地面的高度。【解题指导】解答本题应把握以下三点:(1)地球表面的万有引力与重力相等。(2)万有引力产生飞船的加速度。(3)飞船在预定圆轨道上做匀速圆周运动,万有引力提供向心力。【解析】(1)