2016年天津市高考物理试卷考点卡片.pdf

2 0 1 6 年天津市高考物理试卷考点卡片i.匀变速直线运动的位移与时间的关系【考点归纳】(1)匀变速直线运动的位移与时间的关系式：x=v()t+A a t2(2)公式的推导利用微积分思想进行推导：在匀变速直线运动中，虽然速度时刻变化，但只要时间足够小，速度的变化就非常小，在这段时间内近似应用我们熟悉的匀速运动的公式计算位移，其误差也非常小，如图所示利用公式推导：匀变速直线运动中，速度是均匀改变的，它在时间t内的平均速度就等于时间t内的初速度v o 和末速度v的平均值，即 方=写 工 结合公式x=v t和 v=v t+a t可导出位移公式：x =v o t+；a(3)匀变速直线运动中的平均速度在匀变速直线运动中，对于某一段时间t,其中间时刻的瞬时速度v v 2=v o+a x 寺=?写 竺，该段时间的末速度v=v t+a t,由平均速度的定义式和匀变速直线运动的位移公式整理加工可2得方=*=生手=v o+t=学卫=吟 土 竺=空=V 2即有：方=口 2所以在匀变速直线运动中，某一段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度,又等于这段时间内初速度和末速度的算术平均值4)匀变速直线运动推论公式：任意两个连续相等时间间隔T内，位移之差是常数，即x =x 2-x i=a T 2.拓展：XM N：XM-XN=(M -N)a T2o推导：如图所示，X I、X 2 为连续相等的时间T内的位移，加速度为a。

命题方向】例 1：对基本公式的理解汽车在平直的公路上以3 0 m/s 的速度行驶，当汽车遇到交通事故时就以7.5 m/s 2 的加速度刹车，刹车2 s 内和6 s 内的位移之比()A.1：1 B.5：9 C.5：8 D.3：4分析：求出汽车刹车到停止所需的时间，汽车刹车停止后不再运动，然后根据位移时间公式x=v (j t +求出2 s 内和6 s 内的位移解：汽车刹车到停止所需的时间to =也 包=鹏 S=4 s 2 s a 7.5所以刹车2 s 内的位移/=u/i =3 0 x 2 -1 x 7.5 x 4 m =4 5 mto-r=mrr“r p-2.天体质量M、密 度p的估算：若测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T.由G誓=mr得：用=法/，p =号=+=+5 臼 其 中 r o 为天体的半径，当3 .地球同步卫星的特点（1）轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合.（2）周期一定：与地球自转周期相同，即 T=2 4 h =8 6 4 0 0 s.（3）角速度一定：与地球自转的角速度相同.（4）高度一定：据G乜里=m*笄 r，得 r=r-7-”事=4.2 4 X 1 0 4 k m,卫星离地面高度h=r-R 6 R （为恒量）.（5）速率一定：运动速度v=罕 =3.0 8 k m/s （为恒量）.（6）绕行方向一定：与地球自转的方向一致.4 .极地卫星和近地卫星（1）极地卫星运行时每圈都经过南北两极由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖.（2）近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9 k m/s.（3）两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心.5 .三种宇宙速度比较宇宙速度数 值(k m/s)意义第一宇宙速度7.9这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度第二宇宙速度1 1.2这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度1 6.7这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度三、经典时空观和相对论时空观1.经典时空观（1）在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的.（2）在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的.2.相对论时空观（1）在狭义相对论中，物体的质量随物体的运动速度的增大而增大，用公式表示为1（2）在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是不同的.【命题方向】（1）第一类常考题型是考查万有引力定律在天体运动中的应用：我国在2 0 1 0 年实现探月计划-“嫦娥工程”.同学们也对月球有了更多的关注.（1）若已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,月球绕地球运动的周期为T,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径；（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度vo 竖直向上抛出一个小球，经过时间3 小球落回抛出点.已知月球半径为r,万有引力常量为G,试求出月球的质量M 月.分析：（1）月球绕地球的运动时，由地球的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律列出月球的轨道半径与地球质量等物理量的关系式；物体在地球表面上时，由重力等于地球的万有引力求出地球的质量，再求出月球的轨道半径.（2）小球在月球表面做竖直上抛运动，由t=2 求出月球表面的重力加速度，根据g F J=誓9月L求出月球的质量M 月.解：（1）根据万有引力定律和向心力公式：MG看=”勺）他解得:(2)设月球表面处的重力加速度为g月，根据题意:得 到t=出 月GM s又g f l=吕r-解得：M月=考 始答:(1)月球绕地球运动的轨道半径是(2)月 球 的 质 量 乂 月=犁:(j t点评：本题是卫星类型的问题，常常建立这样的模型：环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动,由中心天体的万有引力提供向心力.(2)第二类常考题型是卫星的V、3、T、a向与轨道半径r的关系：如图.地球赤道上的山丘e,近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e、p、q,的圆周运动速率分别为vi、v2、V 3.向心加速度分别为a i、a 2、a 3,则()A.vi v2 v3 B.vi v2 a 2 a 3 D.a i a 3 a 2分析：要比较线速度的大小关系，可根据p和q是万有引力完全提供向心力，GMm解 得 丫=母;而e和q相同的是角速度，根据v=3 R可以得出结论.不能比较e和p,因为e所受的万有引力不但提供向心力，而且提供重力.对于p和q来 说 有 亨1=m a,可得a=缚；根据a=u)2R比较a i和a 3.解：对于卫星来说根据万有引力提供向心力有GMm解得v=嚼故卫星的轨道半R径越大，卫星的线速度V越小.由于近地资源卫星p的轨道半径小于同步通信卫星q的轨道半径，故同步卫星q的线速度V3小于近地资源卫星p的线速度V2,即 V3 R e即 3 e=3q根据v=u)R可得V1 =COeReV2=3qRq即 V2V1故A、B错误.对于p和q来说有GMm-=m a可得a=GM不由于RpVRq则 apaq 即 a2a3根据a=u)2R由于Rq Re可得aqae即 a3 ai故 a 2 a 3 a i故C错误，D正确.故选D.点评：比较两个物理量之间的大小关系时要选用有相同物理量的公式进行比较.如本题中的e和p不能比较，而只能e和q比较，因为e和q相同的是角速度.p和q比较，因为p和q相同的是万有引力完全提供向心力.(3)第三类常考题型是卫星变轨问题我国要发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线示意图如图所示.卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进人工作轨道，卫星开始对月球进行探测.已知地球与月球的质量之比为a,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b,卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则()A.卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为B.卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为患C.卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度D.卫星从停泊轨道转移到地月转移轨道，卫星必须加速分析：根据万有引力提供向心力列出等式即可求出速度之比.第一宇宙速度是卫星绕地球附近做匀速圆周运动的速度，由速度公式v=J比较卫星在停泊轨道运行的速度与地球的第一宇宙速度的大小.第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大环绕速度.卫星从停泊轨道转移到地月转移轨道，卫星必须加速.解：A-.B根据万有引力提供向心力得：G-=m=m-y,得r2 r T2C、由卫星的速度公式v=库，知卫星的轨道半径越大，运行速度越小，而第一宇宙速度是卫星绕地球附近做匀速圆周运动的速度，是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，所以卫星在停泊轨道运行的速度小于地球的第一宇宙速度.故C错误.D、卫星从停泊轨道转移到地月转移轨道，卫星必须加速做离心运动，才能 实 现.故D正确.故选AD.点评：解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，以及理解第一宇宙速度.（4）第四类常考题型是双星系统模型经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”.“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体.如图所示,两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的0点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m i：m2=3：2.则 可 知（）A.m i、m2做圆周运动的线速度之比为3：2B.m i、m2做圆周运动的角速度之比为3：22C.m i做圆周运动的半径为-L52D.m2做圆周运动的半径为-L5分析：双星在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律分别对两恒星进行列式，来求解线速度之比、角速度之比，并得出各自的半径.解：设双星运行的角速度为3,由于双星的周期相同，则它们的角速度也相同，则根据牛顿第二定律得：对 m i：G，：=叫 3 2rlLt对 m2:G-L=LJ由 ：得：门：r2=m2：m i=2：3L3-5Lr2=2-w r5由v=3 r,3相同得：m i、m2做圆周运动的线速度之比为v i：V2=ri：V 2 2：3.故选C.点评：双星是圆周运动在万有引力运用中典型问题，关键抓住它们之间的关系：角速度和周期相同，由相互之间的万有引力提供向心力.【解题方法点拨】一、万有引力定律的应用1.解决天体（卫星）运动问题的基本思路（1）在地面附近万有引力近似等于物体的重力，F|=m g,即G警=m g,整理得GM=gR2.（2）天体运动都可近似地看成匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，即F；,=F向.-般有以下几种表述形式：（1）G=m；G A=m（v2r；z n -r；广 r l r-广2.天体质量和密度的计算（1）利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.由于G睥=m g,故天体质量M=衅 二 天 体 密 度=萼=当=1先R-8 G V 家 R3 4GR（2）通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T,轨道半径r.由万有引力等于向心力,即6蟀=?1卷八得出中心天体质量”=空.L T GT若已知天体的半径R,则天体的密度p=M M 3”2片藏=不铲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r等于天体半径R,则天体密度p=37rGT2,可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T,就可估测出中心天体的密度.注意：不考虑天体自转，对任何天体表面都可以认为mg=GMm，从而得出GM=gR2（通常称为黄金代换），其中M 为该天体的质量，R为该天体的半径，g 为相应天体表面的重力加速度.二、卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律及卫星的变轨问题.1 .卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律（1）向心力和向心加速度：向心力是由万有引力充当的，即F =G誓，再根据牛顿第二定律可得，随着轨道半径的增加，卫星的向心力和向心加速度都减小.（2）线速度v：由G蟀=m丢得虚,随着轨道半径的增加，卫星的线速度减小.（3）角速 度 3:由G嶙=巾 3,得3=糜，随着轨道半径的增加，做匀速圆周运动的r-q卫星的角速度减小.（4）周期T：由6乜 票=1 号 得7 =2”匡，随着轨道半径的增加，卫星的周期增大.注意：上述讨论都是卫星做匀速圆周运动的情况，而非变轨时的情况.2 .卫星的变轨问题卫星绕地球稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，由记得产 Vu=屏.由 此 可 知，轨道半径r 越大，卫星的线速度v 越小.当卫星由于某种原因速度v突然改变时，。