高考物理【热点·重点·难点】专练(全国通用)重难点04圆周运动　万有引力与航天(原卷版+解析).pdfVIP

重难点04圆周运动万有引力与航天

这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点。

万有引力与航天往往结合最近国内航天事业发展设计选择题。圆周运动集中在计算题

多过程的综合应用，利用学过的水平面内，竖直面内圆周运动的模型分析向心力的来

源，考查时注重物理思维与物理能力的考核.，题目与生活、生产相联系，涉及相关物理

量的临界和极限状态的求解。

例题1.（2022·江苏·高考真题）在轨空间站中物体处于完全失重状态，对空间站的影响可忽

略，空间站上操控货物的机械臂可简化为两根相连的等长轻质臂杆，每根臂杆长为L，如题图1所

示，机械臂一端固定在空间站上的O点，另一端抓住质量为m的货物，在机械臂的操控下，货物先



绕O点做半径为2L、角速度为的匀速圆周运动，运动到A点停下，然后在机械臂操控下，货物

从A点由静止开始做匀加速直线运动，经时间t到达B点，A、B间的距离为L。

（1）求货物做匀速圆周运动时受到合力提供的向心力大小Fn；

（2）求货物运动到B点时机械臂对其做功的瞬时功率P。

（3）在机械臂作用下，货物、空间站和地球的位置如题图2所示，它们在同一直线上，货物与空

间站同步做匀速圆周运动，已知空间站轨道半径为r，货物与空间站中心的距离为d，忽略空间站

对货物的引力，求货物所受的机械臂作用力与所受的地球引力之比F:F。

12

例题2.（2022·浙江·高考真题）“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移

轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（）

A．发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间

B．从P点转移到Q点的时间小于6个月

C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小

D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度

一、圆周运动

1．水平面内的圆周运动的“临界”分析

(1)绳的临界：张力F＝0

T

(2)接触面滑动临界：F＝fm

(3)接触面分离临界：F＝0

N

2．竖直面内的圆周运动(轻绳模型和轻杆模型)

轻绳模型轻杆模型

图示

重力，弹力F向下或等于零，重力，弹力F向下、向上或等

在最高点受弹弹

22

vv

力mg＋F弹＝m于零，mg±F弹＝m

RR

2

v

恰好过最高F＝0，mg＝m，v＝Rg，即v＝0，mg＝F，在最高点速度可

弹弹

R

点为零

在最高点速度不能为零

关联应用动能定理或机械能守恒定律将初、末状态联系起来列方程求解

二、万有引力与航天

1．估