通用版2017版高考物理大二轮复习与增分策略专题三力与物体的曲线运动第2讲万有引力与航天课件

1、第2讲万有引力与航天专题三力与物体的曲线运动知识回扣答案万有引力匀速圆周2.卫星的绕行速度v、角速度、周期T与轨道半径r的关系答案3.卫星变轨(1)由低轨变高轨，需增大速度，稳定在高轨道上时速度比在低轨道 .(2)由高轨变低轨，需减小速度，稳定在低轨道上时速度比在高轨道 .4.宇宙速度(1)第一宇宙速度：答案v1 km/s.第一宇宙速度是人造卫星的 速度，也是人造地球卫星的_ 速度.发射小大7.9最大环绕最小答案(2)第二宇宙速度：v2 km/s，使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度.(3)第三宇宙速度：v3 km/s，使物体挣脱 引力束缚的最小发射速度.太阳11.2地球16.7规律方法答案1.

2、分析天体运动类问题的一条主线就是F万F向，抓住黄金代换公式GM .2.确定天体表面重力加速度的方法有：(1)测重力法；(2)单摆法；(3) (或竖直上抛)物体法；(4)近地卫星 法.环绕gR2平抛高考题型1万有引力定律及天体质量和密度的求解高考题型3卫星变轨与对接高考题型4双星与多星问题高考题型2卫星运行参量的分析内容索引高考题型1万有引力定律及天体质量和密度的求解解题方略解题方略1.利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.2.通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r.解析解析解析研究行星绕某一恒星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式为：预测2到目前为止，火星是除了地球

3、以外人类了解最多的行星，已经有超过30枚探测器到达过火星，并发回了大量数据.如果已知万有引力常量为G，根据下列测量数据，能够得出火星密度的是()A.发射一颗绕火星做匀速圆周运动的卫星，测出卫星的轨道半径r和卫星 的周期TB.测出火星绕太阳做匀速圆周运动的周期T和轨道半径rC.发射一颗贴近火星表面绕火星做匀速圆周运动的飞船，测出飞船运行 的速度vD.发射一颗贴近火星表面绕火星做匀速圆周运动的飞船，测出飞船运行 的角速度返回解析测出火星绕太阳做匀速圆周运动的周期和轨道半径，根据万有引力提供向心力，可以求出太阳的质量，由于火星是环绕天体，不能求出其质量，所以无法求出密度.故B错误；解析返回高考题型2

4、卫星运行参量的分析例22016年2月1日15点29分，我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五颗新一代北斗导航卫星.该卫星质量为m，轨道离地面的高度约为地球半径R的3倍.已知地球表面的重力加速度为g，忽略地球自转的影响.则()A.卫星的绕行速率大于7.9 km/s解析解析解析7.9 km/s是第一宇宙速度，是卫星最大的环绕速度，所以该卫星的速度小于7.9 km/s.故A错误；解析预测3(2016全国乙卷17)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯.目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍.假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球

5、自转周期的最小值约为()A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h解得T24 h.预测4(2016四川理综3)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为()A.a2a1a3 B.a3a2a1C.

6、a3a1a2 D.a1a2a3解析返回返回高考题型3卫星变轨与对接例3近年来， 火星探索计划不断推进.如图1所示， 载人飞行器从地面发射升空，经过一系列的加速和变轨， 在到达“近火星点”Q时， 需要及时制动， 使其成为火星的卫星.之后， 又在绕火星轨道上的“近火星点”Q经过多次制动， 进入绕火星的圆形工作轨道， 最后制动， 实现飞行器的软着陆， 到达火星表面.下列说法正确的是()A.飞行器在轨道和轨道上均绕火星运行，所以 具有相同的机械能B.由于轨道与轨道都是绕火星运行，因此飞行 器在两轨道上运行具有相同的周期C.飞行器在轨道上从P到Q的过程中火星对飞行器的万有引力做正功D.飞行器经过轨道和轨

7、道上的Q 时速率相同解析图1解析解析飞行器由轨道在Q处必须制动才能进入轨道，所以飞行器在轨道上的机械能小于轨道上的机械能，故A错误.根据开普勒第三定律知，轨道的半长轴比轨道的半径大，则飞行器在轨道上运行的周期小，故B错误.飞行器在轨道上从P到Q的过程中，火星对飞行器的万有引力与速度方向的夹角小于90，则万有引力做正功，故C正确.根据变轨原理知，飞行器经过轨道上的Q 时的速率大，故D错误.预测52016年5月，天文爱好者迎来“火星冲日”的美丽天象.“火星冲日”是指火星和太阳正好分处于地球的两侧，三者几乎成一直线.若已知火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，地球绕太阳的公转周期

8、为T，火星相邻两次冲日的时间间隔为t0，则火星绕太阳运行的周期为()解析返回预测6已知，某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方.假设某时刻，该卫星如图2所示，在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2.设卫星由A到B运动的时间为t，地球自转周期为T0，不计空气阻力.则()解析C.卫星在图中椭圆轨道由A到B时，机械能增大D.卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变图2返回卫星在图中椭圆轨道由A到B时，只有万有引力做功，机械能守恒，故C错误；卫星由圆轨道进入椭圆轨道，需减速，则机

9、械能减小，故D错误.高考题型4双星与多星问题解题方略解题方略双星系统模型有以下特点：(2)两颗星的周期及角速度都相同，即T1T2，12.(3)两颗星的半径与它们之间的距离关系为：r1r2L.例42016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波，证实了爱因斯坦100年前的预测，弥补了爱因斯坦广义相对论中最后一块缺失的“拼图”.双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动，测得a星的周期为T，a、b两颗星的距离为l，a、b两颗星的轨道半径之差为r(a星的轨道半径大于b星的轨道半径)，则()解析解析解析双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，则周期相等，所以b星的周期为T，故A错误；双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，则有：预测7宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图3所示，三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为L，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G，下列说法正确的是()解析B.每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关C.若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍， 则周期变为原来的2倍D.若距离L和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则线速度变