高考物理二轮总复习精品课件 第二部分 专题一 第4讲 万有引力与航天.ppt

针对训练(2022·辽宁高考模拟押题卷)火星是近些年来被发现最适宜人类居住生活的星球,我国成功地发射“天问一号”标志着我国成功地迈出了探测火星的第一步。已知火星直径约为地球直径的一半,火星质量约为地球质量的十分之一,航天器贴近地球表面飞行一周所用时间为T。地球表面的重力加速度为g。未来在火星表面发射一颗人造卫星,最小发射速度约为()B本课结束思维导引答案:C规律方法天体各物理量随轨道半径变化的规律分析拓展训练1(2020·安徽滁州模拟)天链为我国关键卫星,其中04星、02星、03星实现组网,为飞船、天宫二号提供中继与测控服务。1是天宫二号绕地球稳定运行的轨道,2是天链绕地球稳定运行的轨道。则()A.天链一号04星的最小发射速度是11.2km/sB.天链一号04星的运行速度小于天宫二号的运行速度C.为便于测控,天链一号04星静止于北京飞控中心的正上方D.天链一号04星若想追上天链一号03星,可通过点火加速实现B解析:地球卫星发射的最小速度是第一宇宙速度,为7.9km/s,地球发射卫星的速度介于第一和第二宇宙速度之间,即7.9km/sv11.2km/s,选项A错线速度越小,天链一号04星的运行速度小于天宫二号的运行速度,选项B正确。只有地球静止卫星才能静止于地球某处的正上方,而静止卫星的轨道是在地球赤道上空的某一确定高度,天链一号04星是静止卫星,但北京并不是在赤道上,所以天链一号04星不可能静止于北京飞控中心的正上方,选项C错误。天链一号04星和天链一号03星在同一轨道高度,如果天链一号04星点火加速,所需的向心力变大,万有引力不足以提供向心力,就会做离心运动,到更高的轨道上去,故不能追上天链一号03星,选项D错误。命题热点二中心天体质量和密度的估算以选择题形式考查中心天体的质量和密度,常涉及数值(公式)的整体替代。例3(2021·全国卷Ⅰ)科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU(太阳到地球的距离为1AU)的椭圆,银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力,设太阳的质量为M,可以推测出该黑洞质量约为()A.4×104M B.4×106MC.4×108M D.4×1010M思维导引答案:B规律方法关于天体质量和密度计算应注意的问题1.利用万有引力提供天体圆周运动的向心力估算天体质量时,估算的只是中心天体的质量,而非环绕天体的质量。2.区别天体半径R和卫星轨道半径r,只有在天体表面附近的卫星,才有r≈R;计算天体密度时,V=πR3中的“R”只能是中心天体的半径。3.天体质量估算中常有隐含条件,如地球的自转周期为24h,公转周期为365天等。4.注意黄金代换式GM=gR2的应用。拓展训练2(2021·重庆八中模拟)2021年2月10日19时52分,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动,成功实现环绕火星运动,成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时,周期为T,轨道半径为r,已知火星的半径为R,引力常量为G,不考虑火星的自转。下列说法正确的是()A【真题示例】命题热点三航天器的运行及变轨问题常以选择题形式考查航天器的运行、加速、减速运动,有时结合能量问题一起出题。例4(2022·广西钦州期中)2021年6月17日,神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱。对接过程的示意图如图所示,天和核心舱处于半径为r3的圆轨道Ⅲ;神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ,运行周期为T1,通过变轨操作后,沿椭圆轨道Ⅱ运动到B点与天和核心舱对接。则下列说法正确的是()A.神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运动时将不受重力的作用B.神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为T2=T1C.神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期D.正常运行时,神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上经过B点的加速度思维导引答案:B解析:神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运动时仍受重力作用,只是因为重力全部用来提供向心力而处于完全失重状态,选项A错误。根据开普勒第三定神舟十二号飞船运行轨道Ⅰ的半径小于天和核心舱运行轨道Ⅲ的半径,所以神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的周期小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期,选项C错误。根据牛顿第二定律得可知正常运行时,神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的加速度等于在轨道Ⅲ上经过B点