2019届高三第二轮复习专题二万有引力定律及其应用课件

2019届高三物理第二轮复习届高三物理第二轮复习【命题分析】【命题分析】分值分值0 06 6分分题型题型以选择题为主以选择题为主难度难度选择题为中、低档选择题为中、低档命题命题点点(1)(1)天体质量和密度的估算天体质量和密度的估算(2)(2)行星、卫星的运动问题行星、卫星的运动问题(3)(3)航天器的变轨问题航天器的变轨问题(4)(4)双星与多星问题双星与多星问题考点考点预测预测除了上述除了上述4 4个热点外，还可能考查与万个热点外，还可能考查与万有引力航天相关的物理学史问题。有引力航天相关的物理学史问题。考点一天体质量和密度的估算考点一天体质量和密度的估算1.1.利用天体表面的重力加速度利用天体表面的重力加速度g g和天体半径和天体半径R R计算。计算。由于由于G =mgG =mg，故天体质量，故天体质量M=M=，天体密度，天体密度2.2.通过卫星绕天体做匀速圆周运动的周期通过卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T T和轨道和轨道半径半径r r计算。由万有引力提供向心力，即计算。由万有引力提供向心力，即 ，得出中心天体质量，得出中心天体质量M=M=。若已知天体的半径若已知天体的半径R R，则天体的平均密度则天体的平均密度 若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径为其轨道半径r r等于天体半径等于天体半径R R，则天体密，则天体密度度 ，可见，只要测出卫星环绕天体表面运，可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期动的周期T T，就可估测出中心天体的密度。，就可估测出中心天体的密度。【新题速训】【新题速训】1.(1.(多选多选)中国新闻网宣布：在摩洛哥坠落的陨石被中国新闻网宣布：在摩洛哥坠落的陨石被证实来自火星。某同学想根据平时收集的部分火星证实来自火星。某同学想根据平时收集的部分火星资料资料(如图所示如图所示)计算出火星的密度，再与这颗陨石计算出火星的密度，再与这颗陨石的密度进行比较。下列计算火星密度的公式，正确的密度进行比较。下列计算火星密度的公式，正确的是的是(引力常量引力常量G G已知，忽略火星自转的影响已知，忽略火星自转的影响)()()【解析】【解析】选选A A、C C、D D。由。由=，所以所以 选项选项D D正确；正确；选项选项A A、C C正确。正确。2.(2.(多选多选)若宇航员在月球表面附近自高若宇航员在月球表面附近自高h h处以初处以初速度速度v v0 0水平抛出一个小球，测出小球的水平射水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为程为L L。已知月球半径为。已知月球半径为R R，万有引力常量为，万有引力常量为G G。则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A.A.月球表面的重力加速度月球表面的重力加速度 B.B.月球的平均密度月球的平均密度 C.C.月球的第一宇宙速度月球的第一宇宙速度 D.D.月球的质量月球的质量 【解析】【解析】选选A A、B B。平抛运动的时间。平抛运动的时间 再根据再根据 得得 故故A A正确；在月球表面正确；在月球表面 月球的体积月球的体积 月球的平均密度月球的平均密度 故故B B正确；月球的第一宇宙速度正确；月球的第一宇宙速度 故故C C错误；错误；根据根据 得得 故故D D错误。错误。【加固训练】【加固训练】1.(20181.(2018九江一模九江一模)假设宇宙假设宇宙中有两颗相距无限远的行星中有两颗相距无限远的行星A A和和B B，半径分别，半径分别为为R RA A和和R RB B。这两颗行星周围卫星的轨道半径。这两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方的三次方(r(r3 3)与运行周与运行周期的平方期的平方(T(T2 2)的关系如的关系如图所示，图所示，T T0 0为卫星环绕为卫星环绕行星表面运行的周期。行星表面运行的周期。则则()A.A.行星行星A A的质量大于行星的质量大于行星B B的质量的质量B.B.行星行星A A的密度小于行星的密度小于行星B B的密度的密度C.C.行星行星A A的第一宇宙速度小于行星的第一宇宙速度小于行星B B的第一的第一宇宙速度宇宙速度D.D.当两行星的卫星轨道半径相同时，行星当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A A的卫星向心加速度小于行星的卫星向心加速度小于行星B B的卫星向心的卫星向心加速度加速度【解析】【解析】选选A A。根据。根据 可得可得 由图象可知，由图象可知，A A的斜率大，所以的斜率大，所以A A的质量的质量大，大，A A正确。由图象可知当卫星在两行星表面运行时，正确。由图象可知当卫星在两行星表面运行时，周期相同，将周期相同，将 r=Rr=R代入代入 可知两可知两行星密度行星密度 所以两行星密度相同，所以两行星密度相同，B B错误。根据错误。根据万有引力提供向心力，则万有引力提供向心力，则 所以所以 行星行星A A的半径大，所以行星的半径大，所以行星A A的第一宇宙速的第一宇宙速度也大，度也大，C C错误。两卫星的轨道半径相同时，它们的向错误。两卫星的轨道半径相同时，它们的向心加速度心加速度 由于由于A A的质量大于的质量大于B B的质量，所以行星的质量，所以行星A A的卫星向心加速度大，的卫星向心加速度大，D D错误。错误。2.2.在某星球表面以初速度在某星球表面以初速度v v0 0竖直上抛一个物竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，该物体由体，若物体只受该星球引力作用，该物体由抛出到落回抛出点的时间为抛出到落回抛出点的时间为t t，已知该星球的，已知该星球的直径为直径为D D，万有引力常量为，万有引力常量为G G，则可推算出这，则可推算出这个星球的质量为个星球的质量为()【解析】【解析】选选A A。根据上抛运动的规律。根据上抛运动的规律 所以所以 又因为又因为 所以所以 A A项正确。项正确。考点二行星、卫星的运动问题考点二行星、卫星的运动问题1.1.一个模型：卫星的运动可简化为质点的一个模型：卫星的运动可简化为质点的匀速圆周运动。匀速圆周运动。2.2.两组公式：两组公式：(1)G =m =m(1)G =m =m2 2r=m r=mar=m r=man n。(2)G =mg(g(2)G =mg(g为星球表面的重力加速度为星球表面的重力加速度)。3.3.一句口诀：越远越慢，越远越小。一句口诀：越远越慢，越远越小。(1)(1)越远越慢：绕同一中心天体运动的卫越远越慢：绕同一中心天体运动的卫星，离中心天体越远，星，离中心天体越远，v v、越小、越小、T T越大。越大。(2)(2)越远越小：绕同一中心天体运动的卫越远越小：绕同一中心天体运动的卫星，卫星离中心天体越远，星，卫星离中心天体越远，a an n越小。越小。【新题速训】【新题速训】1.1.据报道：天文学家发现一颗新的据报道：天文学家发现一颗新的系外类地行星，名为系外类地行星，名为“HD85512b”HD85512b”，它的质量是，它的质量是地球的地球的3.63.6倍，半径约是地球的倍，半径约是地球的1.61.6倍，它环绕一倍，它环绕一颗名叫颗名叫“HD85512”HD85512”的恒星运转，运行一周只需的恒星运转，运行一周只需5454天。根据以上信息可以确定（天。根据以上信息可以确定（）A.A.恒星恒星HD85512HD85512的质量比太阳大的质量比太阳大B.B.行星行星HD85512bHD85512b自转的周期小于自转的周期小于24h24hC.C.行星行星HD85512bHD85512b的第一宇宙速度大于的第一宇宙速度大于7.9km/s7.9km/sD.D.行星行星HD85512bHD85512b表面的重力加速度小于表面的重力加速度小于9.8m/s9.8m/s2 2【解析】【解析】选选C C。设地球的质量为。设地球的质量为m m0 0，半径为，半径为r r0 0，该类地，该类地行星的质量则为行星的质量则为3.6m3.6m0 0，半径为，半径为1.6r1.6r0 0，该类地行星绕，该类地行星绕“HD85512”HD85512”恒星运转，由万有引力定律恒星运转，由万有引力定律G =m rG =m r可知，在地球和该类地行星公转半径都不知道的情况可知，在地球和该类地行星公转半径都不知道的情况下，无法比较恒星下，无法比较恒星HD85512HD85512与太阳的质量大小，与太阳的质量大小，A A错误；错误；由于题目条件是类地行星的公转周期，所以无法判断所以由于题目条件是类地行星的公转周期，所以无法判断所以无法判断其自转周期，无法判断其自转周期，B B错误；由万有引力定律错误；由万有引力定律可得地球的第一宇宙速度可得地球的第一宇宙速度 7.9 km/s7.9 km/s，同理可，同理可得类地行星的第一宇宙速度得类地行星的第一宇宙速度所以所以C C正确；由正确；由 得地球表面重力加速度得地球表面重力加速度 同理可得类地行星表面重力加速度为同理可得类地行星表面重力加速度为 所以所以D D错误。错误。2.(2.(多选多选)两颗人造卫星绕地球逆时针运动，两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星卫星1 1、卫星、卫星2 2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于于A A、B B两点，某时刻两卫星与地球在同一直两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图线上，如图所示，下列说法所示，下列说法中正确的是中正确的是()A.A.两卫星在图示位置的速度两卫星在图示位置的速度v v2 2=v=v1 1B.B.两卫星在两卫星在A A处的加速度大小相等处的加速度大小相等C.C.两颗卫星在两颗卫星在A A或或B B点处可能相遇点处可能相遇D.D.两卫星永远不可能相遇两卫星永远不可能相遇【解析】【解析】选选B B、D D。v v2 2为椭圆轨道的远地点速度，速度为椭圆轨道的远地点速度，速度最小，最小，v v1 1表示做匀速圆周运动的速度，表示做匀速圆周运动的速度，v v1 1vv2 2，故，故A A错错误；两个轨道上的卫星运动到误；两个轨道上的卫星运动到A A点时，所受的万有引力点时，所受的万有引力产生加速度产生加速度a=a=，加速度相同，故，加速度相同，故B B正确；椭圆的半正确；椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，两颗卫星的运动周期相等，则不会相遇，故两颗卫星的运动周期相等，则不会相遇，故D D正确，正确，C C错误。错误。【加固训练】【加固训练】1.(1.(多选多选)(2017)(2017江苏高考江苏高考)“)“天舟天舟一号一号”货运飞船于货运飞船于20172017年年4 4月月2020日在文昌航天发日在文昌航天发射中心成功发射升空，与射中心成功发射升空，与“天宫二号天宫二号”空间实验空间实验室对接前，室对接前，“天舟一号天舟一号”在距离地面约在距离地面约380km380km的的圆轨道上飞行，则其圆轨道上飞行，则其()A.A.角速度小于地球自转角速度角速度小于地球自转角速度B.B.线速度小于第一宇宙速度线速度小于第一宇宙速度C.C.周期小于地球自转周期周期小于地球自转周期D.D.向心加速度小于地面的重力加速度向心加速度小于地面的重力加速度【解析】【解析】选选B B、C C、D D。“天舟一号天舟一号”在距离地面约在距离地面约380 km380 km的圆轨道上飞行，角速度大于同步卫星的角速度，而地球的圆轨道上飞行，角速度大于同步卫星的角速度，而地球自转角速度与同步卫星相同，所以自转角速度与同步卫星相同，所以A A项错误；根据项错误；根据v=v=判断，判断，“天舟一号天舟一号”线速度小于第一宇宙速度，线速度小于第一宇宙速度，B B项正确；项正确；根据开普勒第三定律判断根据开普勒第三定律判断“天舟一号天舟一号”的周期小于地球同的周期小于地球同步卫星的周期，所以也小于地球自转周期，步卫星的周期，所以也小于地球自转周期，C C项正确；根项正确；根据据a=a=判断判断“天舟一号天舟一号”向心加速度小于地面的重