高考物理一轮复习导学案：万有引力定律

1、 第四节 万有引力定律导学案天体运动与人造卫星学习目标：会根据天体上空、表面的卫星估算天体的质量、密度；会用卫星运行的参量分析宇宙速度及三个宇宙速度的意义；不同高低与地面卫星的餐里欧昂比较。课堂案例探究：卫星的发射与运行1、卫星的发射与运行例1、(多选) (2021湖南岳阳市教学质检)“天问一号”火星探测器于2020年7月23日，在中国文昌航天发射场由“长征五号”遥四运载火箭发射升空，如图所示，设地球半径为R，地球表面的重力加速度为g0，“天问”一号在半径为R的近地圆形轨道上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的远地点B时，再次点火进入轨道半径为4R的圆形轨道，绕地球做圆周运动

2、，设“天问”一号质量保持不变。则()A.“天问”一号在轨道、上运行的周期之比为18B.“天问”一号在轨道的运行速率大于eq r(g0R)C.“天问”一号在轨道上的加速度小于在轨道上的加速度D.“天问”一号在轨道上的机械能小于在轨道上的机械能针对训练1、2021年2月10日，“天问一号”火星探测器被火星捕获，成功实现环绕火星，经过变轨后从调相轨道进入停泊轨道，为着陆火星做准备，如图所示。下列说法正确的是()A.“天问一号”从调相轨道进入停泊轨道时需在P点处加速B.“天问一号”在停泊轨道上P点的加速度比在N点的小C.“天问一号”在停泊轨道上运动过程中，经过P点时的线速度比N点的小D.“天问一号”在

3、停泊轨道上运行周期比在调相轨道上的小2、三个宇宙速度的理解例1、(2020北京卷)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%,半径约为地球半径的50%,下列说法正确的是()A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度针对训练1、(多选)(2021湖南卷)2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。

4、核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是()A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/sC.核心舱在轨道上飞行的周期小于24 hD.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小二、天体质量、密度的计算例1、中国绕月卫星“龙江二号”是全球首个独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星，2019年2月4日，“龙江二号”成功拍下月球背面和地球的完整合照。已知“龙江二号”距离月球表面h处环月做圆周运动的周期为T，月球半径为R，万有引力常量为G，据此不可求的物理量是()A.“龙江二号”的质

5、量B.“龙江二号”的线速度大小C.月球的质量D.月球表面的重力加速度大小例2、2020年12月“嫦娥五号”完成在月球表面自动取样，标志着我国探月航天工程达到了一个新高度。“嫦娥五号”绕月球做匀速圆周运动时的轨道半径为r，运行周期为T，已知万有引力常量为G，根据以上信息可以求出()A月球的平均密度 B月球的第一宇宙速度C月球质量 D月球表面的重力加速度例3、2021年5月15日，我国发射的“天问一号”火星探测器顺利着陆火星，标志着我国星际探索达到新高度，该探测器在距火星表面高度为h的轨道上绕火星做周期为T的匀速圆周运动，再经多次变轨后成功着陆，着陆后测得火星表面的重力加速度为g，已知火星的半径为

6、R，万有引力常量为G，忽略火星自转及其他星球对探测器的影响，以下说法正确的是( )A利用以上数据可求得火星的质量为eq f(42R3,GT2)B利用以上数据可求得火星的质量为eq f(42(Rh)3,gT2)C利用以上数据可求得火星的密度为eq f(3,GT2)D利用以上数据可求得火星的密度为eq f(3g,4GR)三、卫星运行的参量分析与比较例1：(2021全国乙卷)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1 000 AU(太阳到地球的距离为1 AU)的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项

7、研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为( )A4104M B4106MC4108M D41010M例2：(2021河北高考)“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日。假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日。已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为( )A.eq r(3,4) B. eq r(3,f(1,4) C. eq r(3,f(5,2) D. eq r(

8、3,f(2,5)四、地球卫星的运行与比较例1：1970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2060 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35786 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( )Aa2a1a3 Ba3a2a1 Ca3a1a2 Da1a2a3例2：有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运行，c是

9、地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则下列关于卫星的说法中正确的是( )Aa的向心加速度等于重力加速度gBc在4 h内转过的圆心角为eq f(,6)Cb在相同的时间内转过的弧长最长Dd的运动周期可能是23 h针对训练：1、(多选)(2021湖南卷)2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的eq f(1,16)。下列说法正确的是()A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的(eq f(16,17)2B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/sC.核心舱在轨道上飞行的周期小于24 hD.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小2、(2019北京卷)2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星()A.入轨后可以位于北京正上方B.入轨后的速度大于第一宇宙速度C.发射速度大于第二宇宙速度D.若发射到近地圆轨道所需能量较少3、如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道