物理備課資料 三 力與曲線運動 第2講 萬有引力與航天

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1、第第2 2講萬有引力與航天講萬有引力與航天整整 合合突突 破破實實 戰(zhàn)戰(zhàn)整合整合 網(wǎng)絡(luò)要點重溫網(wǎng)絡(luò)要點重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【要點重溫要點重溫】 mg mg GM GM 重力加速度重力加速度g g mg mg (2)(2)導(dǎo)出四個表達式導(dǎo)出四個表達式:a=:a= ,v=,v= ,=,= ,T=,T= . .(3)(3)定性結(jié)論定性結(jié)論:r:r越大越大, ,向心加速度向心加速度a a、線速度、線速度v v、動能、動能E Ek k、角速度、角速度均越均越 , ,而周期而周期T T和引力勢能和引力勢能E Ep p均越均越 . .2MGrGMr3GMr234 rGM小小大大mg mg 4.4.衛(wèi)星變

2、軌問題衛(wèi)星變軌問題當(dāng)衛(wèi)星速度減小時當(dāng)衛(wèi)星速度減小時F F向向 F F萬萬, ,衛(wèi)星做近心運動而軌道下降衛(wèi)星做近心運動而軌道下降, ,此時此時F F萬萬做做 功功, ,使衛(wèi)星速度使衛(wèi)星速度 , ,變軌成功后可在低軌道上穩(wěn)定運動變軌成功后可在低軌道上穩(wěn)定運動; ;當(dāng)衛(wèi)星速度增大時當(dāng)衛(wèi)星速度增大時, ,與此過程相反與此過程相反. .24 24 小于小于正正增大增大突破突破 熱點考向聚焦熱點考向聚焦熱點考向一天體質(zhì)量和密度的估算熱點考向一天體質(zhì)量和密度的估算 【核心提煉核心提煉】 BD BD A A 熱點考向二衛(wèi)星運行參量的分析熱點考向二衛(wèi)星運行參量的分析【核心提煉核心提煉】 1.1.同一中心天體的不

3、同圓形軌道上的衛(wèi)星各運行參量的大小比較可直接應(yīng)同一中心天體的不同圓形軌道上的衛(wèi)星各運行參量的大小比較可直接應(yīng)用定性結(jié)論法比較得出用定性結(jié)論法比較得出. .【典例【典例2 2】 ( (20172017吉林實驗中學(xué)二模吉林實驗中學(xué)二模) )( (多選多選) )我國發(fā)射的第一顆探月衛(wèi)星我國發(fā)射的第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號嫦娥一號”,”,使使“嫦娥奔月嫦娥奔月”這一古老的神話變成了現(xiàn)實這一古老的神話變成了現(xiàn)實.“.“嫦娥一號嫦娥一號”發(fā)發(fā)射后先繞地球做圓周運動射后先繞地球做圓周運動, ,經(jīng)多次變軌經(jīng)多次變軌, ,最終進入距月面最終進入距月面h h=200=200千米的圓形工千米的圓形工作軌道作軌道, ,

4、開始進行科學(xué)探測活動開始進行科學(xué)探測活動. .設(shè)月球半徑為設(shè)月球半徑為R,R,月球表面的重力加速度為月球表面的重力加速度為g,g,引力常量為引力常量為G,G,則下列說法正確的是則下列說法正確的是( ( ) )BDBD 審題突破審題突破A A 熱點考向三衛(wèi)星的變軌與對接熱點考向三衛(wèi)星的變軌與對接【核心提煉核心提煉】 2.2.航天器在不同軌道上運行時機械能不同航天器在不同軌道上運行時機械能不同, ,軌道半徑越大軌道半徑越大, ,動能越小動能越小, ,引力勢能引力勢能越大越大, ,機械能越大機械能越大. .【典例典例3 3】 ( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,某人造地球衛(wèi)星發(fā)射過程經(jīng)過地球近

5、地軌道某人造地球衛(wèi)星發(fā)射過程經(jīng)過地球近地軌道、橢圓軌道橢圓軌道,最終到達預(yù)定圓周軌道最終到達預(yù)定圓周軌道.橢圓軌道橢圓軌道與近地軌道與近地軌道和圓周軌道和圓周軌道分別相切于分別相切于P P點和點和Q Q點點. .已知地球半徑為已知地球半徑為R,R,地球表面重力加速度為地球表面重力加速度為g,g,則下列說則下列說法正確的是法正確的是( ( ) )A.A.衛(wèi)星從衛(wèi)星從P P點到點到Q Q點做減速運動點做減速運動B.B.衛(wèi)星在衛(wèi)星在Q Q點減速才能從橢圓軌道點減速才能從橢圓軌道變軌到圓周軌道變軌到圓周軌道C.C.衛(wèi)星通過橢圓軌道衛(wèi)星通過橢圓軌道的的P P點時的加速度小于點時的加速度小于g gD.D.

6、衛(wèi)星在近地軌道飛行的周期衛(wèi)星在近地軌道飛行的周期T=2T=2AD AD RgBC BC 【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)3 3】我國發(fā)射我國發(fā)射“天宮二號天宮二號”空間實驗室空間實驗室, ,之后發(fā)射之后發(fā)射“神舟十一號神舟十一號”飛船與飛船與“天宮二號天宮二號”對接對接. .假設(shè)假設(shè)“天宮二號天宮二號”與與“神舟十一號神舟十一號”都圍繞地球做都圍繞地球做勻速圓周運動勻速圓周運動, ,為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接, ,下列措施可行的是下列措施可行的是( ( ) )A.A.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行, ,然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)然后

7、飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接對接B.B.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行, ,然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接對接C.C.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速, ,加速后飛船逐漸靠近空間實驗加速后飛船逐漸靠近空間實驗室室, ,兩者速度接近時實現(xiàn)對接兩者速度接近時實現(xiàn)對接D.D.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速, ,減速后飛船逐漸靠近空間實驗減速后飛船逐漸靠近空間實驗室室, ,兩者速度接近時實現(xiàn)對接兩者速度接近時實現(xiàn)對接 C C 解析解析: :

8、使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行, ,然后飛船加速然后飛船加速, ,則向心力變則向心力變大大, ,飛船將脫離原軌道而進入更高的軌道飛船將脫離原軌道而進入更高的軌道, ,不能實現(xiàn)對接不能實現(xiàn)對接; ;若空間實驗室減若空間實驗室減速速, ,則向心力變小則向心力變小, ,空間實驗室將脫離原軌道而進入更低的軌道空間實驗室將脫離原軌道而進入更低的軌道, ,不能實現(xiàn)不能實現(xiàn)對接對接, ,故選項故選項A,BA,B錯誤錯誤; ;要想實現(xiàn)對接要想實現(xiàn)對接, ,可使飛船在比空間實驗室半徑小的可使飛船在比空間實驗室半徑小的軌道上加速軌道上加速, ,然后飛船將進入較高的空間實驗室軌

9、道然后飛船將進入較高的空間實驗室軌道, ,逐漸靠近空間實驗室逐漸靠近空間實驗室后后, ,兩者速度接近時實現(xiàn)對接兩者速度接近時實現(xiàn)對接, ,選項選項C C正確正確; ;若飛船在比空間實驗室半徑小若飛船在比空間實驗室半徑小的軌道上減速的軌道上減速, ,則飛船將進入更低的軌道則飛船將進入更低的軌道, ,不能實現(xiàn)對接不能實現(xiàn)對接, ,選項選項D D錯誤錯誤. .實戰(zhàn)實戰(zhàn) 高考真題演練高考真題演練1.1.天體質(zhì)量和密度的估算天體質(zhì)量和密度的估算(20172017北京卷北京卷,17,17) )利用引力常量利用引力常量G G和下列某一組和下列某一組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), ,不能計算出地球質(zhì)量的是不能計算出地球質(zhì)量的是(

10、 ( ) )A.A.地球的半徑及重力加速度地球的半徑及重力加速度( (不考慮地球自轉(zhuǎn)不考慮地球自轉(zhuǎn)) )B.B.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的速度及周期人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的速度及周期C.C.月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離D.D.地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離 D D 2.2.衛(wèi)星運行參量的分析衛(wèi)星運行參量的分析(20162016全國全國卷卷,17,17) )利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲嚼萌w位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星衛(wèi)星, ,可使地球赤道上任意兩點之間保

11、持無線電通訊可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊. .目前目前, ,地球同步衛(wèi)星的軌地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的道半徑約為地球半徑的6.66.6倍倍, ,假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小, ,若仍僅用三顆同步衛(wèi)若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的星來實現(xiàn)上述目的, ,則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為( ( ) )A.1 h B.4 hA.1 h B.4 hC.8 h D.16 hC.8 h D.16 hB B 3.3.衛(wèi)星的變軌與對接衛(wèi)星的變軌與對接(20172017全國全國卷卷,14,14)2017)2017年年4 4月月, ,我國成功發(fā)射的天舟我國

12、成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室完成了首次交會對接, ,對接形成的組合體對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道仍沿天宮二號原來的軌道( (可視為圓軌道可視為圓軌道) )運行運行. .與天宮二號單獨運行時相比與天宮二號單獨運行時相比, ,組合體運行的組合體運行的( ( ) )A.A.周期變大周期變大 B.B.速率變大速率變大C.C.動能變大動能變大 D.D.向心加速度變大向心加速度變大C C 4.4.衛(wèi)星運行參量的分析衛(wèi)星運行參量的分析 ( (20172017全國全國卷卷,19,19) )( (多選多選) )如圖如圖, ,海王星繞太

13、陽沿海王星繞太陽沿橢圓軌道運動橢圓軌道運動,P,P為近日點為近日點,Q,Q為遠日點為遠日點,M,N,M,N為軌道短軸的兩個端點為軌道短軸的兩個端點, ,運行的周期運行的周期為為T T0 0, ,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用若只考慮海王星和太陽之間的相互作用, ,則海王星在從則海王星在從P P經(jīng)經(jīng)M,QM,Q到到N N的運動的運動過程中過程中( ( ) )A.A.從從P P到到M M所用的時間等于所用的時間等于T T0 0/4/4B.B.從從Q Q到到N N階段階段, ,機械能逐漸變大機械能逐漸變大C.C.從從P P到到Q Q階段階段, ,速率逐漸變小速率逐漸變小D.D.從從M M到到N N階段階段, ,萬有引力對它先做負功后做正功萬有引力對它先做負功后做正功CD CD