2017年高考物理二轮专题复习万有引力与航天.docxVIP

第4讲　万有引力与航天万有引力定律在天体运动中的应用1．两条基本思路(1)天体附近：＝ 。(2)环绕卫星G＝当r＝R地时(3)近地卫星①轨道越高运行速度 ；②双星运动 相等；③月球绕地球转动周期约为27.3天；④同步卫星与地球自转周期 (1天)。2．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s是人造地球卫星的 发射速度， 运行速度。只有以第一宇宙速度发射的人造卫星绕地球表面运行时，运行速度才与发射速度相等，而对于在离地较高的轨道上运行的卫星，其运行速度与地面发射速度并不相等。卫星变轨问题(1)当F供＝F需＝m时，卫星做匀速圆周运动。(2)当F供F需时，卫星做近心运动。当卫星的速度突然减小时，所需向心力减小，即万有引力 卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会脱离原来的圆轨道，到中心天体的距离变小，引力做 ，引力势能 ，进入新轨道运行时，由v＝ 知运行速度将增大，但引力势能、机械能均 。(3)当F供F需时，卫星做离心运动。当v增大时，所需向心力m增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，到中心体的距离增大，克服引力做功，引力势能 。卫星一旦进入新的轨道运行，由v＝知其运行速度要 ，但引力势能、机械能均 。 　一、典题例证1 天体质量和密度的估算多以选择题的形式考查，一般涉及万有引力定律和向心力等多种表达形式的组合应用。　二、估算中心天体质量和密度的两条思路(1)利用天体表面的重力加速度和天体半径估算由G＝mg得M＝，再由ρ＝，V＝πR3得ρ＝。(2)由G＝m＝mr得M＝＝，再结合ρ＝，V＝πR3得ρ＝＝ρ＝。三、1．[2015·洛阳二模]如图所示，“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道，观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ弧度。已知万有引力常量为G，则月球的质量是(　)A. B. C. D.2．[2015·唐山一模]美国航天局与欧洲航天局合作，发射的火星探测器已经成功登录火星。荷兰企业家巴斯兰斯多普发起的“火星一号”计划打算将总共24人送上火星，创建一块长期殖民地。若已知万有引力常量G，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出火星密度的是(　)A．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出落下的高度H和时间tB．火星探测器贴近火星表面做匀速圆周运动，测出运行周期TC．火星探测器在高空绕火星做匀速圆周运动，测出距火星表面的高度H和运行周期TD．观察火星绕太阳的匀速圆周运动，测出火星的直径D和运行周期T一、典题例证2 人造卫星问题多以选择题的形式考查，涉及人造卫星或太阳的行星在不同轨道上的a、v、T、ω的大小比较。两颗行星表面的重力加速度哪个大？二、 解答卫星问题的三个关键点(1)根据＝F向推导、记忆v＝、ω＝、T＝、a＝等公式，能区分星体半径与天体运行半径、公转周期与自转周期、轨道半径与距天体表面高度。(2)理解掌握第一宇宙速度的意义，求法及数值单位。(3)灵活应用同步卫星的特点,注意同步卫星与地球赤道上物体的区别与联系三、3．[2015·河南质监]如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时所用时间为1 h，则下列说法正确的是(　)A．该卫星与同步卫星的运行半径之比为1∶4B．该卫星与同步卫星的运行速度之比为1∶2C．该卫星的运行速度一定大于7.9 km/sD．该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能4．[2015·邯郸质量检测](多选)有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，b是近地轨道卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则(　)A．a的向心加速度等于重力加速度gB．在相同时间内b转过的弧长最长C．c在4 h内转过的圆心角是D．d的运动周期有可能是20 h一、典题例证3 航天器的变轨问题以选择题的形式考查运动和受力的关系及功能关系的应用等。　探测器在近月圆轨道上的速度v1和在椭圆轨道B点的速度v2的大小关系？二、 求航天器的变轨问题的五点注意(1)卫星的a、v、ω、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化。(2)a、v、ω、T均与卫星的质量无关，只由轨道半径r和中心天体质量共同决定。(3)卫星变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由v＝判断。(4)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。(5)航天器经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。三、5．[2015·潍坊质检](多选)2013年12月2日，我国探月卫星“嫦娥三号”在西昌卫星发射中心成功发射升空，沿地月转