万有引力定律的应用（课件） 2024年高中物理二轮复习

专题整合提升

专题04万有引力定律的应用1、提炼必备知识2、突破高考热点3、链接高考真题4、课时跟踪训练1、提炼必备知识热点二人造卫星和天体运动热点一开普勒定律与万有引力定律的应用热点三卫星的变轨、对接、追及相遇问题2、突破高考热点例1(2023·天津南开高三期末)2022年10月，太原卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将S－SAR01星发射升空，这颗卫星主要为应急管理、生态环境主体业务提供国产化数据保障，若S－SAR01星绕地球做匀速圆周运动的轨道距地面高度为h，地球的半径为R，地球表面北极的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是(

)B训练1

(2023·武汉市高三模拟)在地球上观察发现，行星并非总向一个方向移动，大多数时间它相对于太阳由西向东移动，但有时却要停下来，然后向西移动一段时间，随后又向东移动，这种现象叫作行星的逆行。如图1为火星逆行的示意图，观察发现每次逆行都发生在火星相对地球距离最小的位置附近。假设火星与地球在同一平面内朝同一方向绕太阳做匀速圆周运动，已知火星轨道半径约为1.5AU(太阳到地球的距离为1AU)，则连续两次观察到火星逆行现象的时间间隔大约为(

)A.1年

B.2年

C.3年

D.4年B图1B人造卫星运动问题的分析要点例2

(2023·广东卷，7)如图2(a)所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图(b)所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为M，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是(

)B图2例3

(2023·江苏连云港高三统考)如图3所示，某双星系统中质量较大的B星球正在“吸食”质量较小的A星球的表面物质，从而实现质量转移。若“吸食”过程中A、B球心间距离不变，运动轨道均视为圆周，则在“吸食”的最初阶段，下列说法正确的是(

)A.A、B运动的周期变大B.A、B之间的万有引力保持不变C.B星球做圆周运动的轨道半径变大D.A星球做圆周运动的线速度变大D图3方法总结

双星系统模型规律及有用结论训练3

(多选)(2023·广东高三统考)如图4所示，卫星A是2022年8月20日我国成功发射的“遥感三十五号04”组卫星(轨道为圆)，卫星B是地球同步卫星，卫星P是地球赤道上还未发射的卫星，已知三颗卫星的质量相等，下列说法正确的是(

)A.卫星A运动得最快B.卫星B的加速度最小C.卫星B、P的角速度相等D.卫星P受到地球的引力最小AC图4B1.卫星变轨的分析思路2.两卫星相距最近和最远满足的条件(1)相距最近：两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，应满足(ωA－ωB)t＝2nπ(n＝1，2，3，…)。(2)相距最远：两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，从运动关系上，应满足(ωA－ωB)t′＝(2n－1)π(n＝1，2，3，…)。例4(2023·河南郑州一模)2022年11月1日4时27分，空间站梦天实验舱在发射入轨后，成功对接于天和核心舱前向端口。梦天实验舱，又称为梦天舱，是中国空间站“天宫”的重要组成部分。对接变轨过程简化为如图5所示，MN是椭圆轨道Ⅱ的长轴。梦天实验舱从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅲ，并在圆轨道Ⅲ上与运行的天和核心舱实施对接。下列说法正确的是(

)A.梦天实验舱在变轨过程中机械能不变B.可让梦天实验舱先进入圆轨道Ⅲ，然后加速追赶天和核心舱实现对接C.无论在轨道Ⅱ还是轨道Ⅲ，梦天实验舱在N点的加速度都相同D.梦天实验舱在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期与天和核心舱的运行周期相等C图5训练5

(多选)(2022·湖南卷，8)如图6，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是(

)CD图63、链接高考真题CD2.(2023·辽宁卷，7)在地球上观察，月球和太阳的角直径(直径对应的张角)近似相等，如图7所示。若月球绕地球运动的周期为T1，地球绕太阳运动的周期为T2，地球半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的平均密度之比约为(

)图7D3.(2023·6月浙江选考，9)木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1∶2∶4。木卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍，月球绕地球公转周期为T0，则(

)B4.(2023·湖北卷，2)2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2，如图8所示。根据以上信息可以得出(

)图8A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D.下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前B解析（限时：35分钟）4、课时跟踪训练A级基础保分练1.(2023·江苏卷，4)设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比，一定相等的是(

) A.质量

B.向心力大小 C.向心加速度大小

D.受到地球的万有引力大小C解析B2.(2023·河南开封统考模拟)2022年10月15日我国成功将遥感三十六号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。如图1所示为某卫星的发射过程示意图，Ⅱ为椭圆轨道，且与圆形轨道Ⅰ和Ⅲ分别相切于P、Q点，两圆形轨道的半径之比为1∶2，则下列说法正确的是(

)图13.(多选)(2023·山西一模)2022年11月12日12时10分，天舟五号成功对接于空间站天和核心舱后向端口，2小时的快速交会对接创造世界纪录。如图2所示为天舟五号与天和核心舱对接和运行过程示意图，已知天和核心舱的运行轨道2距地面高度为h(约为400km)，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，天舟五号对接前在轨道1上运动，忽略地球自转的影响，下列说法正确的是(

)AC图24.(2023·山东省押题卷)2023年1月，一个国际天文学家团队利用卫星探测到一颗新的“热木星”系外行星，该行星被命名为TOI－778b，它的半径约为木星半径的1.4倍，质量约是木星质量的2.8倍，距离其主恒星约0.06天文单位，公转周期约4.63天。已知地球的公转轨道半径为1天文单位，公转周期约365天，则(

) A.该行星与木星表面的重力加速度之比为14∶5 B.该行星与木星的第一宇宙速度之比为2∶1 C.可以求出该行星的主恒星与太阳的质量之比 D.可以求出地球与该行星的质量之比C5.(多选)(2023·安徽淮北一模)中国空间站实现了“三大舱段”＋“三艘飞船”的最大构型，天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十四号、神舟十五号载人飞船同时在轨。神舟十五号航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号的三名航天员实现了首次“太空会师”。空间站绕地球的运动可以看作匀速圆周运动，已知空间站离地面高度约为400km，地球半径约为6400km，下列说法正确的是(

)CDA.神舟十五号飞船运载火箭发射过程中，航天员处于完全失重状态B.由于对接后空间站的总质量增加，会造成飞船的运行周期增大C.空间站运行的向心加速度与地球表面重力加速度之比约为162∶172D.考虑稀薄大气阻力，若空间站没有进行动力补充，运行速度会越来越大图36.(2023·山东日照一模)“神舟十五号”进驻空间站，标志着我国空间站正式从建造阶段转入运营阶段，可将中国空间站看作近地卫星，空间站绕地球表面做匀速圆周运动的周期为T。某科研小组在地球南极点，用弹簧测力计测得质量为m的砝码所受重力为F，在赤道测得该砝码所受重力为F′。假设地球可视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是(

)D7.(多选)(2023·山东菏泽一模)距地心R＝3.6万千米的高度上，有一个“地球同步轨道”，各国向太空发射的同步卫星都运行在该轨道上，而从“地球同步轨道”再上升300千米，就是国际社会处理太空垃圾的地方，称为“墓地轨道”，轨道半径为r，如图4所示。将废弃飞行物处理到这儿，可以为“地球同步轨道”释放更多的空间，这样的操作，没几个国家能做到。2022年1月，运行在地球同步轨道上的中国“实践21号”卫星，发挥“太空拖

船”的作用，将一颗失效的北斗二号卫星送入到了“墓地

轨道”。地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是(

)BD图48.(2023·山东临沂一模)人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图5所示，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则(

)C图59.(2023·辽宁沈阳统考一模)中国预计将在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。如图6所示是“嫦娥一号奔月”的示意图，“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星。关于“嫦娥一号”，下列说法正确的是(

)BA.发射时的速度必须