物理備課資料 三 力與曲線運(yùn)動 熱點(diǎn)剖析 天體運(yùn)動問題

高考熱點(diǎn)剖析天體運(yùn)動問題高考熱點(diǎn)剖析天體運(yùn)動問題全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20132013年年卷卷,20,2020132013年年卷卷,20,2020142014年年卷卷,19,1920142014年年卷卷,18,18神舟九號飛船與天宮神舟九號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器交會一號目標(biāo)飛行器交會對接對接, ,考查失重、宇宙考查失重、宇宙速度、萬有引力做功速度、萬有引力做功等問題等問題衛(wèi)星軌道半徑變小衛(wèi)星軌道半徑變小, ,且受稀薄氣體阻力且受稀薄氣體阻力作用作用, ,分析動能、引分析動能、引力勢能、機(jī)械能變力勢能、機(jī)械能變化情況化情況以以“行星沖日行星沖日”為背景考查行星為背景考查行星的追及相遇問題的追及相遇問題已知兩極重力已知兩極重力加速度加速度g g0 0, ,赤道赤道上的重力加速上的重力加速度度g,g,自轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)周期T,T,求地球密度求地球密度20152015年年卷卷,21,2120152015年年卷卷,16,1620162016年年卷卷,17,1720162016年年卷卷,4,4登月探測器先在月球登月探測器先在月球表面附近的近似圓軌表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行道上繞月運(yùn)行; ;然后在然后在離月面離月面4 m4 m高處做懸高處做懸停停; ;最后自由下落最后自由下落衛(wèi)星從轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)衛(wèi)星從轉(zhuǎn)移軌道進(jìn)入地球同步軌道入地球同步軌道利用三顆同步衛(wèi)利用三顆同步衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)赤道上任星實(shí)現(xiàn)赤道上任意兩點(diǎn)之間無線意兩點(diǎn)之間無線電通信條件下衛(wèi)電通信條件下衛(wèi)星的位置關(guān)系星的位置關(guān)系行星運(yùn)動的規(guī)行星運(yùn)動的規(guī)律律, ,物理學(xué)史物理學(xué)史全全國國卷卷高高考考真真題題剖剖析析20172017年年卷卷,19,1920172017年年卷卷,14,14海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動的海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動的規(guī)律規(guī)律天舟一號與天宮二號變軌對接天舟一號與天宮二號變軌對接, ,組組合體運(yùn)行的規(guī)律合體運(yùn)行的規(guī)律技技法法提提煉煉1.1.牢記兩個基本思路牢記兩個基本思路: :天體運(yùn)動的向心力由萬有引力提供天體運(yùn)動的向心力由萬有引力提供; ;不考慮星球自轉(zhuǎn)不考慮星球自轉(zhuǎn), ,星球表面上物體的重力等于萬有引力星球表面上物體的重力等于萬有引力. .2.2.變軌規(guī)律變軌規(guī)律: :(1)(1)加速會離心加速會離心, ,軌道半徑變大軌道半徑變大; ;減速會向心減速會向心, ,軌道半徑變小軌道半徑變小. .(2)(2)軌道升高機(jī)械能增加軌道升高機(jī)械能增加, ,軌道降低機(jī)械能減少軌道降低機(jī)械能減少, ,同一軌道上穩(wěn)定運(yùn)行過程中同一軌道上穩(wěn)定運(yùn)行過程中機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒. .3.3.天體運(yùn)行時線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系口訣天體運(yùn)行時線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系口訣: :高軌道低轉(zhuǎn)速長高軌道低轉(zhuǎn)速長周期周期. .4.4.牢記同步衛(wèi)星的兩個特點(diǎn)牢記同步衛(wèi)星的兩個特點(diǎn): :(1)(1)同步衛(wèi)星繞地心做勻速圓周運(yùn)動的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期同步衛(wèi)星繞地心做勻速圓周運(yùn)動的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期; ;(2)(2)所有同步衛(wèi)星都在赤道上空相同的高度上所有同步衛(wèi)星都在赤道上空相同的高度上. .常?？伎碱愵愋托?.1.萬有引力與重力的關(guān)系及向心力公式的應(yīng)用萬有引力與重力的關(guān)系及向心力公式的應(yīng)用; ;2.2.萬有引力定律結(jié)合幾何關(guān)系的應(yīng)用萬有引力定律結(jié)合幾何關(guān)系的應(yīng)用; ;3.3.衛(wèi)星在定軌運(yùn)行時衛(wèi)星在定軌運(yùn)行時, ,不同軌道衛(wèi)星各個物理量的比較和計算不同軌道衛(wèi)星各個物理量的比較和計算; ;4.4.衛(wèi)星的變軌問題衛(wèi)星的變軌問題: :發(fā)射中的變軌問題發(fā)射中的變軌問題, ,對接中的軌道控制對接中的軌道控制, ,變軌前后各物理變軌前后各物理量的比較量的比較. .【熱點(diǎn)集訓(xùn)熱點(diǎn)集訓(xùn)】1.1.衛(wèi)星的變軌與對接衛(wèi)星的變軌與對接(20162016北京卷北京卷,18,18) ) 如圖所示如圖所示, ,一顆人造衛(wèi)星原來在橢一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道圓軌道1 1繞地球繞地球E E運(yùn)行運(yùn)行, ,在在P P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2 2做勻速圓周運(yùn)動做勻速圓周運(yùn)動. .下列說法正確下列說法正確的是的是( ( ) )A.A.不論在軌道不論在軌道1 1還是在軌道還是在軌道2 2運(yùn)行運(yùn)行, ,衛(wèi)星在衛(wèi)星在P P點(diǎn)的速度都相同點(diǎn)的速度都相同B.B.不論在軌道不論在軌道1 1還是在軌道還是在軌道2 2運(yùn)行運(yùn)行, ,衛(wèi)星在衛(wèi)星在P P點(diǎn)的加速度都相同點(diǎn)的加速度都相同C.C.衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1 1的任何位置都具有相同加速度的任何位置都具有相同加速度D.D.衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2 2的任何位置都具有相同動量的任何位置都具有相同動量B B 解析解析: :衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1 1運(yùn)行到運(yùn)行到P P點(diǎn)時需要加速才能進(jìn)入軌道點(diǎn)時需要加速才能進(jìn)入軌道2 2運(yùn)行運(yùn)行, ,因此衛(wèi)星因此衛(wèi)星在兩軌道的在兩軌道的P P點(diǎn)時速度不同點(diǎn)時速度不同, ,但所受力相同但所受力相同, ,加速度相同加速度相同; ;衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1 1運(yùn)運(yùn)行時在不同位置所受萬有引力大小、方向均不同行時在不同位置所受萬有引力大小、方向均不同, ,則加速度也不同則加速度也不同; ;衛(wèi)星衛(wèi)星在軌道在軌道2 2做勻速圓周運(yùn)動做勻速圓周運(yùn)動, ,在不同位置速度方向不同在不同位置速度方向不同, ,因此動量不同因此動量不同, ,只有只有選項(xiàng)選項(xiàng)B B正確正確. .2.2.衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析(20172017湖北荊州模擬湖北荊州模擬) )火星和地球繞太陽運(yùn)行的火星和地球繞太陽運(yùn)行的軌道可近似視為圓形軌道可近似視為圓形, ,若已知火星和地球繞太陽運(yùn)行的周期之比若已知火星和地球繞太陽運(yùn)行的周期之比, ,則由此可則由此可求得求得( ( ) )A.A.火星和地球受到太陽的萬有引力之比火星和地球受到太陽的萬有引力之比B.B.火星和地球繞太陽運(yùn)行速度大小之比火星和地球繞太陽運(yùn)行速度大小之比C.C.火星和地球表面的重力加速度之比火星和地球表面的重力加速度之比D.D.火星和地球的第一宇宙速度之比火星和地球的第一宇宙速度之比B B 3.3.萬有引力定律結(jié)合幾何關(guān)系的應(yīng)用萬有引力定律結(jié)合幾何關(guān)系的應(yīng)用20142014年年1212月月7 7日日, ,中國和巴西聯(lián)合研制中國和巴西聯(lián)合研制的地球資源衛(wèi)星的地球資源衛(wèi)星“0404星星”在太原成功發(fā)射升空在太原成功發(fā)射升空, ,進(jìn)入預(yù)定軌道進(jìn)入預(yù)定軌道, ,已知已知“0404星星”繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期為繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期為T,T,地球相對地球相對“0404星星”的張角為的張角為,引力常量為引力常量為G,G,則地球的密度為則地球的密度為( ( ) )B B 4. 4. 衛(wèi)星的變軌與對接衛(wèi)星的變軌與對接(20172017湖北黃岡質(zhì)檢湖北黃岡質(zhì)檢) )衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入預(yù)定軌道往往需衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入預(yù)定軌道往往需要進(jìn)行多次軌道調(diào)整要進(jìn)行多次軌道調(diào)整. .如圖所示如圖所示, ,某次發(fā)射任務(wù)中先將衛(wèi)星送至近地軌道某次發(fā)射任務(wù)中先將衛(wèi)星送至近地軌道, ,然后然后再控制衛(wèi)星進(jìn)入橢圓軌道再控制衛(wèi)星進(jìn)入橢圓軌道. .圖中圖中O O點(diǎn)為地心點(diǎn)為地心,A,A點(diǎn)是近地軌道和橢圓軌道的交點(diǎn)點(diǎn)是近地軌道和橢圓軌道的交點(diǎn), ,遠(yuǎn)地點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)B B離地面高度為離地面高度為6R(R6R(R為地球半徑為地球半徑).).設(shè)衛(wèi)星在近地軌道運(yùn)動的周期為設(shè)衛(wèi)星在近地軌道運(yùn)動的周期為T,T,下下列對衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動的分析列對衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動的分析, ,正確的是正確的是( ( ) )A.A.控制衛(wèi)星從圖中低軌道進(jìn)入橢圓軌道需要使衛(wèi)星減速控制衛(wèi)星從圖中低軌道進(jìn)入橢圓軌道需要使衛(wèi)星減速B.B.衛(wèi)星通過衛(wèi)星通過A A點(diǎn)時的速度是通過點(diǎn)時的速度是通過B B點(diǎn)時速度的點(diǎn)時速度的6 6倍倍C.C.衛(wèi)星通過衛(wèi)星通過A A點(diǎn)時的加速度是通過點(diǎn)時的加速度是通過B B點(diǎn)時加速度的點(diǎn)時加速度的6 6倍倍D.D.衛(wèi)星從衛(wèi)星從A A點(diǎn)經(jīng)點(diǎn)經(jīng)4T4T的時間剛好能到達(dá)的時間剛好能到達(dá)B B點(diǎn)點(diǎn)D D 5.5.萬有引力與重力的關(guān)系萬有引力與重力的關(guān)系 假設(shè)火星可視為質(zhì)量均勻分布的球體假設(shè)火星可視為質(zhì)量均勻分布的球體, ,已知已知“火火衛(wèi)一衛(wèi)一”( (火星的衛(wèi)星火星的衛(wèi)星) )繞火星做圓周運(yùn)動的半徑為繞火星做圓周運(yùn)動的半徑為R,R,周期為周期為T,T,火星的半徑為火星的半徑為R R0 0, ,自轉(zhuǎn)周期為自轉(zhuǎn)周期為T T0 0, ,則火星表面的重力加速度在赤道處與兩極處大小的比值為則火星表面的重力加速度在赤道處與兩極處大小的比值為( ( ) )D D 6.6.天體質(zhì)量和密度的估算天體質(zhì)量和密度的估算(20172017江蘇泰興模擬江蘇泰興模擬) )我國成功地進(jìn)行了我國成功地進(jìn)行了“嫦娥三嫦娥三號號”的發(fā)射和落月任務(wù)的發(fā)射和落月任務(wù), ,進(jìn)一步獲取月球的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)一步獲取月球的相關(guān)數(shù)據(jù). .該衛(wèi)星在月球上空繞月該衛(wèi)星在月球上空繞月球做勻速圓周運(yùn)動時球做勻速圓周運(yùn)動時, ,經(jīng)過時間經(jīng)過時間t,t,衛(wèi)星行程為衛(wèi)星行程為s,s,衛(wèi)星與月球中心連線掃過的角衛(wèi)星與月球中心連線掃過的角度是度是弧度弧度, ,引力常量為引力常量為G,G,月球半徑為月球半徑為R,R,則可推知月球密度的表達(dá)式是則可推知月球密度的表達(dá)式是( ( ) )C C 7. 7. 衛(wèi)星追及問題衛(wèi)星追及問題 如圖所示如圖所示, ,有有A,BA,B兩顆衛(wèi)星繞地心兩顆衛(wèi)星繞地心O O做圓周運(yùn)動做圓周運(yùn)動, ,旋轉(zhuǎn)方向相旋轉(zhuǎn)方向相同同.A.A衛(wèi)星的周期為衛(wèi)星的周期為T T1 1,B,B衛(wèi)星的周期為衛(wèi)星的周期為T T2 2, ,在某一時刻兩衛(wèi)星相距最近在某一時刻兩衛(wèi)星相距最近, ,則則( (引力引力常量為常量為G)(G)( ) )A.A.兩衛(wèi)星經(jīng)過時間兩衛(wèi)星經(jīng)過時間t=Tt=T1 1+T+T2 2再次相距最近再次相距最近C.C.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離, ,可求出地球的質(zhì)量可求出地球的質(zhì)量D.D.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離, ,可求出地球表面的重力加速度可求出地球表面的重力加速度C C