高考综合复习——带电粒子在复合场中的运动专题● 知识网络
● 高考考点
考纲要求：
复习指导：
本考点是带电粒子在复合场中运动的知识，纵观近年高考题可以看出题型以计算题为主，试题侧重于考查带电粒子在磁场和电场、磁场和重力场以及磁、电、重三场所形成的复合场问题，大多是综合性试题。
通过对近年高考题目的分析可以看出，由于复合场问题综合性较强，覆盖考点较多，在现今的理综试题中是一个热点，2006年的高考出题的概率依然比较大。
● 要点精析
☆带电粒子在复合场中运动规律分析：
复合场一般包括重力场、电场和磁场，本单元所说的复合场指的是磁场与电场、磁场与重力场，或者是三场合一。
1．三种场力的特点
（1）重力的大小为mg，方向竖直向下。重力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的质量有关外，还与始末位置的高度差有关。
（2）电场力的大小为qE，方向与电场强度E及带电粒子所带电荷的性质有关。电场力做功与路径无关，其数值除与带电粒子的电荷量有关外，还与始末位置的电势差有关。
（3）洛仑兹力的大小跟速度与磁场方向的夹角有关，当带电粒子的速度与磁场方向平行时f＝0；当带电粒子的速度与磁场方向垂直时f＝Bvq。洛仑兹力的方向垂直于速度v和磁感应强度B所决定的平面。无论带电粒子做什么运动，洛仑兹力都不做功。
2．带电粒子在复合场中运动的处理方法．
（1）正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提
带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子所受的合外力及其初始状态的速度，因此应把带电粒子的运动情况和受力情况结合起来进行分析。
①当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）。
②当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。
③当带电粒子所受的合外力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程可能由几种不同的运动阶段所组成。
（2）灵活选用力学规律是解决问题的关键
①当带电粒子在复合场中做匀速运动时，应根据平衡条件列方程求解。
②当带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，往往同时应用牛顿第二定律和平衡条件列方程联立求解。
③当带电粒子在复合场中做非匀速曲线运动时，应选用动能定理或能量守恒定律列方程求解．
说明：
①如果涉及两个带电粒子的碰撞问题，还要根据动量守恒定律列出方程，再与其它方程联立求解。
②由于带电粒子在复合场中受力情况复杂，运动情况多变，往往出现临界问题，这时应以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解。
☆用力学观点分析带电体在复合场中运动：
1．动力学观点：包括牛顿三大定律和运动学规律；
2．动量观点：包括动量定理和动量守恒定律（虐）；
3．能量观点：包括动能定理和能量守恒定律．
其中：对单个物体讨论，宜用两大定理，涉及时间（或研究力的瞬间作用）优先考虑动量定理，涉及位移优先考虑动能定理；对多个物体组成的系统讨论，则优先考虑两大守恒定律；涉及加速度的力学问题必定得用牛顿第二定律，必要时再用运动学公式。
注意：洛伦兹力始终和速度方向垂直，永不做功；重力G对物体做功与路径无关，只取决于初末位置的高度差；电场力F对电荷做功与路径无关，只取决于初、末位置的电势差。
☆几种常见的复合场问题：
1．速度选择器：
如图所示，当带正电粒子从左侧平行于极板射入时带电粒子同时受到电场力qE和洛仑兹力qvB作用，当两者等大反向时，粒子不偏转而是沿直线匀速运动，qE＝qvB，得以v＝E/B的速度沿垂直于磁场和电场的方向射入正交的电场、磁场中就不发生偏转。速度选择器只选择速度，与粒子的电性、电量、质量无关（不计重力）。
2．质谱仪：
质谱仪是先经过速度选择器对带电粒子进行速度选择后，再由右侧的偏转磁场把不同的比荷的粒子分开，由此可以用来测定带电粒子的荷质比和分析同位素。
3．回旋加速器：
回旋加速器是利用带电粒子在电场中的加速和带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的特点使带电粒子
在磁场中改变运动方向，再利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加。（交变电压的周期和
粒子做匀速圆周运动的周期相等）
4．磁流体发电机
磁流体发电机的原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力的作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差。设A、B平行金属板的面积为S，相距为L，等离子体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v，板间磁场的磁感强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即电源电动势，此时离子受力平衡；E场q＝qvB，E场＝vB，电动势E＝E
场L＝BLv，电源内电阻，R中电流
5．电磁流量计
电磁流量计原理可解释为：如图，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛仑兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差，当自由电荷所
受电场力和洛仑兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，由，可得，流量
6．霍尔效应
如图，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A’之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不
太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释为：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形
成横向电场，横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间会形成稳定的电势差。
● 精题精讲
例题1.
回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频率电源两极相接触，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，离子源置于盒圆心附近，若离子源射出的离子电量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R m，其运动轨迹如图所示：
问：
①盒内有无电场？
②离子在盒内做何种运动？
③所加交流电频率应是多大，离子角速度为多大？
④离子离开加速器时速度为多大，最大动能为多少？
⑤设两D形盒间电场的电势差为U，其电场均匀(粒子在电场中的加速时间可忽略)，求加速到上述能量所需时间。
解析：
①②若盒内有电场，离子不能做匀速圆周运动，所以无电场；
③所加交流电频率应等于离子做匀速圆周运动的频率：
④
⑤粒子加速到上述能量所需时间t等于圆周运动的时间，又粒子每转一周增加能量为2qU，所以粒子旋转的圈数：
点评：
回旋加速器是典型模型，对它的原理和相关的计算应给予重点把握。
例题2.
如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，有质量为m、电荷量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板，原先两极板电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场的一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变。
(1)设t=0时粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速并绕行第一圈，求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能；
(2)为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行n圈时的磁感应强度B n；
(3)求粒子绕行n圈所需的总时间t n；（设极板间距远小于R）
(4)在下图中画出A板电势u与时间t的关系；（从t=0起画到粒子第四次离开B板时即可）
(5)在粒子绕行的整个过程中，A板电势是否可始终保持为＋U？为什么？
解析：
(1)粒子仅在A、B两板间由电场加速获得能量qU，绕行过程中仅受洛伦兹力作用，洛伦兹力不会对粒子做功，所以绕行n圈的总动能为：
(2)当第n次穿过AB两板间开始作第n圈绕行时，应满足条件：
，得：
因有洛伦兹力作向心力，故
所以第n圈绕行的磁感应强度为：
(3)因第n圈的绕行时间为
所以，绕行n圈的总时间：
(4)加在A板上的电势大小不变，由于粒子的速度越来越大，穿越A、B两板的时间和绕行一周的时间
都越来越短，因此，A、B间加有电势差的时间和每次加上电势差的时间间隔(Δt)都越来越短，下图画出的是A板电势与时间t的关系（间隔越来越近的等幅脉冲）。
(5)不可以。因为若A板保持恒定电势＋U的话，粒子在A、B两板间飞行时电场力对它做正功．当粒子在A、B外飞行时电场力对它做负功，粒子绕行一周时电场对粒子所做的总功为零，粒子的能量不会增加。
点评：
本题装置利用了回旋加速器原理，其基本原理并不超过考纲要求，通过此题可加深对电场、磁场作用的认识。
例题3.
如图所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E；在x轴下方有匀强磁场，磁感强度为B，方向如图，在x轴上有一点M，离O点距离为l。现有一带电量为＋q的粒子，从静止开始释放后能经过M点．求如果此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？（重力忽略不计）
解析：
由于此带电粒子是从静止开始释放的，要能经过M点，其起始位置只能在匀强电场区域。物理过程是：静止电荷位于匀强电场区域的y轴上，受电场力作用而加速，以速度v进入磁场，在磁场中受洛仑兹力作用作匀速圆周运动，向x轴偏转。回转半周期过x轴重新进入电场，在电场中经减速、加速后仍以原速率从距O点2R处再次越过x轴，在磁场回转半周后又从距O点4R处飞越x轴，……如图所示（图中电场与磁场均未画出）：
故有当l=n·2R时粒子能经过M点，即
R=l/2n，(n=1、2、3……)①
设粒子静止于y轴正半轴上，和原点距离为h，由能量守恒得
②
对粒子在磁场中只受洛仑兹力作用而作匀速圆周运动有：
③
解①②③式得：，(n=1、2、3……)
点评：
此类题正确分析并画出粒子运动轨迹图是关键，并注意由于其运动的周期性，从而带来多解（几个解）的可能．不要仅考虑到n=1的特殊情况。
例题4.
如图所示，匀强电场的方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向内，三个液滴a、b、c带有等量同种电荷，已知a在竖直面内做匀速圆周运动，b水平向左做匀速直线运动，c水平向右做匀速直线运动，则它们的质量关系是________________，（设a、b、c质量分别是m a、m b、m c）
解析：
由于a做匀速圆周运动，所以a所受合外力必定是只充当大小不变的向心力，则a必受重力作用，且重力和电场力大小相等方向相反，即
，且a带正电。
由此可分析到b、c的受力如上图所示，由直线运动条件可得：
点评：
带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时，必定有其它力与恒定的重力相抵消以确保合力大小不变方向时刻指向圆心。
拓展：
如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面，处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的匀强电场中．有一质量m，带电量为-q的小球，恰可在斜面上作匀速圆周运动，角速度为ω，求：匀强磁场的磁感强度B 的大小。
答案：
提示：
电场力、重力和支持力合力为零，洛伦兹力提供向心力有：
例题5.
如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，其质量为m，带电量是+q，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在互相垂直、且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感强度是B，小球与棒的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度。（设小球带电量不变）
解析：
此类问题属于涉及加速度的力学问题，必定得用牛顿第二定律解决，小球的受力情况如图所示。
由于，所以
可见随v增大，F合减小，由牛顿第二定律知，小球作加速度越来越小直到最后匀速的变加速运动。
故当v=0时，
当F合=0即a=0时，v有最大值v m，即
所以。
点评：
此例中小球共受五个力作用，其中F洛受运动速度的影响发生变化引起了N、f的变化，要特别注意。若例中小球带负电，情况又怎样呢？
例题6.
如图所示，质量为m=1kg，带正电q=5×10-2C的小滑块，从半径为R=0.4m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自A端滑下。整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中。已知E=100 V/m，水平向右；B=1T，方向垂直纸面向里。
求：
(1)滑块m到达C点时的速度；
(2)在C点时滑块对轨道的压力。
解析：
以滑块为研究对象，自轨道上A点滑到C点的过程中，受重力mg，方向竖直向下；电场力F E=qE，水平向右；洛伦兹力F洛＝qBv，方向始终垂直于速度方向。
(1)滑动过程中洛伦兹力F洛＝qBv不做功，由动能定理得：
所以
(2)在C点，受四个力作用，如上图所示，由牛顿第二定律与圆周运动知识得：
由牛顿第三定律知，滑块在C点处对轨道压力F N’＝－F N，大小为20.1 N，方向向下。
答案：
(1)2 m/s
(2)20. 1 N
点评：
带电体的非匀变速运动过程，从功与能的角度分析比较方便，因为洛伦兹力不做功。某一瞬时位置的受力与其运动状态之间的瞬时对应关系应由牛顿第二定律讨论，这是由牛顿第二定律的瞬时性所决定的。
例题7.
如图所示，一个质量m=0.01kg，电荷量q=10-2C的带正电小球，和一个质量为m、不带电的小球相距L=0.2m，放在绝缘的光滑水平面上。当加上水平向左的E=103 N/C的匀强电场和B=0.5T、方向垂直于纸面
向外的匀强磁场后，带电小球向左运动，与不带电小球相碰并粘在一起，则两球碰后速度为多少？两球碰后至两球离开水平面过程中通过位移为多少？
解析：
带电小球在电场力作用下向左加速运动，运动过程中受向上的洛伦兹力，当洛伦兹力小于小球重力时，小球仍在光滑水平面运动。与B球碰撞过程中，动量守恒，可求出两球碰后速度，碰后两球整体继续向左运动，仍受向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于两球重力时，两球离开水平地面，由Bqv’=2mg可求出两球离开地面时的速度。碰后两球在水平方向做匀加速运动，最后由匀变速直线运动的运动学关系可求碰后到两球离开水平地面过程中通过的位移。
A球在和B球碰前的速度v A，为
A、B两球相碰，动量守恒，则
A、B粘合后，运动的加速度
当A、B对地面的压力N＝0时，将离开地面有
根据
得
● 反馈练习
计算题
1．如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图，设法将某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝S2、S3射入磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ，最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝S3的细线。若测得细线到狭缝S3的距离为d，导出分子离子的质量m的表达式。
2．空间中存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带电量为+q、质量为m的粒子，在P点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面P点箭头所示，该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直，如图中Q点箭头所示。已知P、Q间的距离为L，若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点，不计重力。
求：
（1）电场强度的大小
（2）两种情况中粒子由P点运动到Q点所经历的时间之差。
3．如图所示，在y>0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y<0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y＝－2h 处的P3点，不计重力。
求：
（1）电场强度的大小。
（2）粒子到达凡时速度的大小和方向。
（3）磁感应强度的大小。
4．汤姆生用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K 发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P’间的区域。当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O’点，O’与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计。此时，在P和P’间的区域，再加上一个方向垂直子纸面向里的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点。已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2（如图所示）。
求：
（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小。
（2）推导出电子的比荷的表达式。
5．在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz（z轴正方向竖直向上），如图所示。已知电场方向沿z轴正方向，场强大小为E；磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度的大小为B；重力加速度为g。问：一质量为m、带电量为＋q的从原点出发的质点能否在坐标轴（x、y、z）上以速度v0做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系？若不能，说明理由。
6．如图所示绝缘水平板MN（固定在地面上）右端固定一块挡板，水平板上方存在水平向右的匀强电场，在虚线右方（ON段）还存在磁感应强度为B、方向垂直纸面指向读者的水平匀强磁场。在虚线左边M 点有一块质量为m、带正电荷为q的滑块从静止开始在电场力作用下加速向右运动. OM段板面是光滑的，ON段板面是粗糙的，滑块跟板面之间的动摩擦因数为μ。由于摩擦力作用，滑块在进入ON段后恰好作匀速运动。当滑块与挡板发生碰撞时，电场立即消失，滑块以碰前一半的速率反弹，又恰好向左作匀速运动。假定滑块在运动过程中带电量没有发生变化。
求：
（1）滑块碰撞挡板之前的速度大小；
（2）匀强电场的场强；
（3）O、M之间的距离。
7．在如图所示的直角坐标系中，坐标原点O处固定有正点电荷，另有平行于y轴的匀强磁场。一个质量为m、带电量+q的微粒，恰能以y轴上O'(0，a，0)点为圆心作匀速圆周运动，其轨迹平面与xOz平面平行，角速度为ω，旋转方向如图中箭头所示，试求匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
反馈练习答案：
1．由动能定理得：
洛仑兹力提供向心力：
几何关系：d＝2R
解得：
2．（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，以v0表示粒子在P点的初速度,R表示圆周的半径，则有
由于粒子在Q点的速度垂直于它在P点的速度，可知粒子由P点到Q点的轨迹为1/4圆周．故
有
以E表示电场强度的大小，a表示粒子在电场中加速度的大小，t E表示粒子在电场中由P点运动到Q点经过的时间，则有：
由以上各式解得
（2）因粒子在磁场中由P点运动到Q点的轨迹为1/4圆周，故运动经历的时间t B为圆周运动周期T的1/4，而
解得
由此可解得：
3．（1）粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示：
设粒子从P1到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律及运动学公式有：
（1）
（2）
（3）
由（1）（2）（3）式解得（4）
（2）粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为v0。以v1表示速度沿y方向分量的大小，v表示速度的大小，θ表示速度和x轴的夹角，则有
（5）
（6）
（7）
由（2）（3）（5）式得（8）
由（6）（7）（8）式得（9）
（10）
（3）设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动。由牛顿第二定律
（11）
r是圆周的半径，此圆周与x轴和y轴的交点分别为P2、P3。因为OP2=OP3，，由几何关系可知，连线P2P3为圆轨道的直径，由此可求得
（12）
由（9）、（11）、（12）可得
4．(1)当电子受到的电场力与洛仑兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心O点。设电子的速度为v，则evB＝eE
得v＝E/B
即v＝U/Bb
(2)当极板间只有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为：
电子在水平方向上做匀速运动，在电场内的运行时间
这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为
离开电场时竖直向上的分速度为
电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏
t2时间内向上运动的距离为
这样，电子向上的总偏转距离为
可解得
5．已知带电质点受到的电场力为qE，方向沿z轴正方向；质点受到的重力为mg，沿z轴的负方向。
假设质点在x轴上做匀速运动，则它受的洛伦兹力必沿z轴正方向（当v沿x轴正方向）或沿z 轴负方向（当v沿x轴负方向），要质点做匀速运动必分别有：
qvB＋qE＝mg或qE＝qvB＋mg
假设质点在y轴上做匀速运动，则无论沿y轴正方向还是负方向，洛伦兹力都为0，要质点做匀速运动必有：
qE＝mg
拼十年寒窗挑灯苦读不畏难；携双亲期盼背水勇战定夺魁。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。 二、重难点提示： 重点：1. 卫星变轨原理； 2. 不同轨道上速度和加速度的大小关系。 难点：理解变轨前后的能量变化。 一、变轨原理 卫星在运动过程中，受到的合外力为万有引力，F 引＝2 R Mm G 。卫星在运动过程中所需要的向心力为：F 向＝ R m v 2 。当： （1）F 引＝ F 向时，卫星做圆周运动； （2）F 引> F 向时，卫星做近心运动； （3）F 引 运动进入轨道2沿椭圆轨道运动，此过程为离心运动；到达B点，万有引力过剩，供大于求做近心运动，故在轨道2上供需不平衡，轨迹为椭圆，若在B点向后喷气，增大速度可使飞船沿轨道3运动，此轨道供需平衡。 2. 回收变轨 在B点向前喷气减速，供大于需，近心运动由3轨道进入椭圆轨道，在A点再次向前喷气减速，进入圆轨道1，实现变轨，在1轨道再次减速返回地球。 三、卫星变轨中的能量问题 1. 由低轨道到高轨道向后喷气，卫星加速，但在上升过程中，动能减小，势能增加，增加的势能大于减小的动能，故机械能增加。 2. 由高轨道到低轨道向前喷气，卫星减速，但在下降过程中，动能增加，势能减小，增加的动能小于减小的势能，故机械能减小。 注意：变轨时喷气只是一瞬间，目的是破坏供需关系，使卫星变轨。变轨后稳定运行的过程中机械能是守恒的，其速度大小仅取决于卫星所在轨道高度。 3. 卫星变轨中的切点问题 【误区点拨】 近地点加速只能提高远地点高度，不能抬高近地点，切点在近地点；远地点加速可提高近地点高度，切点在远地点。 2009高考地理复习地球的运动专题训练 读图，当地球运动到A点时,回答1～2 题。 1．广州 A．昼长夜短B．炎热多雨 C．东北风盛行D．风高物燥 2．下列叙述正确的是 A．亚欧大陆等温线向南凸出 B．亚洲高压强大 C．南极上空极光艳丽 D．地中海天气晴朗 解析:1．CD．一般而言，在没有标明南、北极的情况下，按从北极上空俯视来做，因此图中A处北极附近出现极夜现象。此时北半球各地夜长昼短，我国处在冬季,广州盛行东北风,进入少雨的季节。 2．AB。在冬季亚欧大陆受冷高压控制,气温比海洋偏低，等温线往南凸。而南极上空出现极昼现象，不可能看见极光;地中海地区冬季温和多雨。 右图为某地某时的星空简图。图中大圆表示地平圈，小 圆表示恒星P视运动转迹(其高度角为20°），文字表示 星空图上的方向。读图完成3～5题: 3．此时，观察者所在的位置及天顶附近的恒星名称分别 是是 A北极点B南极点C北斗α星D北极星 解析：AD。从图示方向可以判断。 4．从地球上看恒星P运动的运动方向为 A顺时针B逆时针C自西向东D自东向西 解析：BD。地球自西向东自转，天空中的天体相对自东向西运动. 5．如果，恒星P为太阳，此时地球上正午太阳高度角为70°地点的纬度位置是A、0°B、40°NC、70°ND、20°S 解析：AB。从题意可知,北极点的太阳高度为20°，太阳应直射20°N，因此地球上正午太阳高度角为70°的地点为0°或40°N. 6．假如地轴与黄道面相交的角度为90° ，那么当地球自转和公转时，可能发生的现象是（） A.全球任何地方得到的太阳热量相等 B.沿地球表面做水平运动的物体不存在偏向现象 C.全球任何纬度都昼夜平分 D.地球上任何地方都无四季变化 解析：CD.根据题意，地球将直立自转和公转,太阳直射点将始终直射在赤道上，全球各地将在一年中昼夜始终等长，正午太阳高度也不变。而太阳辐射随纬度升高递减，水平运动的物体发生偏转由自转产生的,其偏转现象依然存在。 下图中三个圆圈表示某时刻太阳高度的等值 线,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是60°、30°、0°。读图 完成7～8题： 7．若⑤点的地理位置为(83°N ，40°E ），下列叙述正确的是 A ．③地位于西半球 B ．此时地球公转至远日点附近 C ．①②⑥地位于同一纬线上 D.④⑤⑥地位于同一经线上 8．若O 点地理位置为(0°,180°），叙述正确的 是 A ．此时北京时间是8点 B ．此时①、②两地的日期相同 C ．此日⑤、⑥两地的昼夜长短相同 D 。此日⑤地的昼长大于⑥地的昼长 解析：7、AB 从图中信息和已知条件，可以得出此时太阳直射点O 点地理坐标为(23°N 、40°E ），北极点应位于③与⑤之间,因此③点的经度与⑤点互补，为140°W ，③地位于西半球。太阳直射23°N ，地球位于远日点附近。 8、AC 。若直射点为（0°,180°）,此时东12区为12点,北京时间为8点，①、②分别处于180°的两侧，日期不在同一天；太阳直射赤道，全球昼夜等长。 9、下列有关地球的假想正确的是（） A ．若黄赤交角增大一度，则北寒带范围减小两度 B ．若地球无磁极，则地球处处都能见到极光 C ．若地球自转方向自东向西，则恒星日大于太阳日 D ．若近日点与远日点出现的时间互换,则南北半球的温差显著 解析：BC.黄赤交角扩大N °,热带和寒带扩大2N °，温带缩小4N ° 2018年高考物理复习天体运动专题练习（含答 案） 天体是天生之体或者天然之体的意思，表示未加任何掩盖。查字典物理网整理了天体运动专题练习，请考生练习。 一、单项选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分.) 1.(2014武威模拟)2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科 普教育活动，这是一大亮点.神舟十号在绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列叙述不正确的是() A.指令长聂海胜做了一个太空打坐，是因为他不受力 B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 D.盛满水的敞口瓶，底部开一小孔，水不会喷出 【解析】在飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中，万有引 力充当向心力，飞船及航天员都处于完全失重状态，聂海胜做太空打坐时同样受万有引力作用，处于完全失重状态，所以A错误;由于液体表面张力的作用，处于完全失重状态下的液体将以圆球形状态存在，所以B正确;完全失重状态下并不影响弹簧的弹力规律，所以拉力器可以用来锻炼体能，所以C正确;因为敞口瓶中的水也处于完全失重状态，即水对瓶底部没有压强，所以水不会喷出，故D正确. 【答案】 A 2.为研究太阳系内行星的运动，需要知道太阳的质量，已知地球半径为R，地球质量为m，太阳与地球中心间距为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期T.则太阳的质量为() A.B. C. D. 【解析】地球表面质量为m的物体万有引力等于重力，即G=mg，对地球绕太阳做匀速圆周运动有G=m.解得M=，D正确. 【答案】 D 3.(2015温州质检)经国际小行星命名委员会命名的神舟星和杨利伟星的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知神舟星平均每天绕太阳运行1.74109 m，杨利伟星平均每天绕太阳运行1.45109 m.假设两行星都绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较() A.神舟星的轨道半径大 B.神舟星的加速度大 C.杨利伟星的公转周期小 D.杨利伟星的公转角速度大 【解析】由万有引力定律有：G=m=ma=m()2r=m2r，得运行速度v=，加速度a=G，公转周期T=2，公转角速度=，由题设知神舟星的运行速度比杨利伟星的运行速度大，神舟星的轨道半径比杨利伟星的轨道半径小，则神舟星的加速度比杨利伟星的加速度大，神舟星的公转周期比杨利伟星的公转周期小，神舟星的公转角速度比杨利伟星的公转角速度大，故选 地球的运动专项练习 5分钟训练 1.长江口泥沙不断堆积，若干年后，崇明岛将和____________________岸相连。 2.下列由地球自转产生的地理意义有（） ①地方时②对地球形状的影响③正午太阳高度的变化④黄赤交角⑤水平运动物体产生左右偏转⑥昼夜现象⑦昼夜交替现象 A.①②⑤⑦ B.①③④⑥ C.②③④⑦ D.①②④⑤⑥ 3.二分二至日指什么时间？二至日与近日点、远日点是不是相同的日期？ 10 分钟强化类训练 图1-3-1中外圆表示纬线圈，N为北极点。读图回答1—2题。 4.若AB弧表示夜弧，则D点的日出时刻是（） A.21时30分 B.2时30分 C.8时00分 D.3时30分图1-3-1 5.若AB弧表示2010年3月1日的范围，其余为另一日期。设B点为零时，则100°E 的区时为（） A.2月28日13时40分 B.2月29日13时40分 C.3月2日14时00分 D.2月28日14时00分 读图1-3-2，完成6—7题。 6.图中c代表的节气出现时，下列说法合理的是（） A.此季节北京的昼长达到一年之中的最大值 B.此季节新加坡的昼长达到一年之中的最大值 C.此季节南半球各地的正午太阳高度达到一年之中的最大值 D.此季节北半球各地的正午太阳高度达到一年之中的最小值图1-3–2 7.图中b代表的季节出现时，下列城市的昼长最长的是（） A.哈尔滨 B.北京 C.海口 D.济南 8.下列现象中，由地球自转产生的是（） A.昼夜长短的年变化 B.地球成为略扁的球体 C.四季的形成 D.正午太阳高度的年变化 9.太阳直射的地方（） A.昼夜等长 B.昼长夜短 C.昼最长，夜最短 D.正午太阳高度最大 10.读“地球公转轨道图”（图1-3-3），完成下列问题。 （1）在图中用字母S标出太阳的位置。 （2）在图中画出地球绕日公转的方向。图1-3-3 （3）在A、B、C、D、E、F六点中，近日点为_________点，每年_______月初地球经过此点；远日点为_______点，每年______月初地球经过此点。夏至日为________点，冬至日为_________点，春分日为________点，秋分日为__________点。 （4）A、B、C、D、E五点公转速度由大到小依次排列为__________。 11.读图1-3-4和图1-3-5，完成下列问题。 1 地球的运动专题——选择题（一） 1、与诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”最吻合的地点是 A.90°W ，89°S B.80°E ，40°N C.10°E ，1°S D.180°，71°N 2、下图中，不能正确表示地球自转方向的是 3、每年“五一”期间，太阳直射点的位置及其移动方向是 A.北半球，向南移动 B.北半球，向北移动 C.南半球，向南移动 D.南半球，向北移动 4、下列地理现象，主要是由于地球自转产生的是 ①昼与夜 ②昼夜更替 ③长江入海的河道逐渐向南迁移 ④极昼和极夜 A.①③ B.②③ C.①②③ D.①②③④ 5、关于太阳高度的正确叙述是 A.昼半球各地太阳高度都大于0度 B.晨昏线上，太阳高度小于0度 C.某一地点，一天中太阳高度不会发生变化 D.纬度高的地方太阳高度总是较大 6、在酒泉向正东方向发射的火箭，由于地球的自转，火箭实际飞行的方向会 A.向北偏 B.向南偏 C.向东偏 D.向西偏 7、如果黄赤交角变小，下列说法正确的是 A.极昼极夜的范围变大 B.热带范围变大，寒带范围变大 C.太阳直射点的范围变大 D.温带范围变大 8、天安门广场上五星红旗与旭日同升，一年中升旗时间最早的日期 A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日 某地有一幢楼，冬至日正午影长与楼房高度相同，据此回答下列9～10题： 9、该地正午太阳高度是 A.66°34′ B.23°26′ C.45° D.90° 10、该地纬度可能是 ①23°26′N ②21°34′N ③25°26′N ④68°26′S A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 11、下左图是一幅经纬网图，在ABCD 四点中，最早沐浴到新世纪阳光的是 A.A 点 B.B 点 C.C 点 D.D 点 12、下中图为昼长时间变化曲线图，4条曲线所代表的地区纬度从低到高的正确排列是 A.abcd B.cadb C.dcba D.bcad 13、下右图是一年中不同节气晨昏线图，在北半球按季节更替次序排列顺序与图幅相符的是 A.a 冬至b 秋分c 夏至d 春分 B.a 夏至b 秋分c 冬至d 春分 C.a 冬至b 春分c 夏至d 秋分 D.a 夏至b 春分c 冬至d 秋分 高考地理一轮复习地球的运动专题突破训练 一、选择题 下图为地球公转轨道示意图。读图回答1～2题。 1．地球从甲运行到乙期间，重庆的正午太阳高度() A．逐渐减小B．逐渐增大 C．先减小后增大D．先增大后减小 2．当地球在甲位置时() A．黄河流域进入汛期B．南极昆仑站正值极夜 C．三峡水库处于蓄清期D．潘帕斯草原处于枯黄期 【解析】根据地球公转方向(逆时针)可以判断该示意图为北极上空投影图，甲为近日点(1月初)，此时太阳直射南半球，由甲到乙期间太阳由南半球向北移动，重庆的正午太阳高度逐渐增大。从图中可以判断地球在甲位置时，处于近日点附近，北半球为冬季，黄河流域为枯水期，南极昆仑站正值极昼时期，潘帕斯草原一片葱绿(南半球为夏季)，因三峡水库处于枯水期，水量较小，流速较慢，水质较清。 【答案】 1.B 2.C 右图中A、B两地同在40°N纬线上，读图回答3～4题。 3．若北京时间同一时刻两地杆影的指向如右图所示，则可知B地位于A地的() A．东南方B．西南方 C．正东方D．正西方 4．若图中A地某日正午的杆长和影长相等，则当日太阳直射点的纬度为() A．5°S B．5°N C．23°26′S D．23°26′N 【解析】此刻，A地的杆影指向正北方，说明太阳直射点位于A地的正南方；而此时B 地的杆影指向东北方，说明此时的太阳直射点位于B地的西南方。又知A、B两地位于同一条纬线上，故B地位于A地的正东方。图中A地某日正午的杆长与影长相等，即该地正午太阳高度为45°，说明此时太阳直射在A地所在的40°N纬线以南45°的地方，即5°S。 【答案】 3.C 4.A 托勒密大约于公元90年出生在希腊。下图是他描述的成角日晷仪，它被用来测量太阳每天的正午太阳高度。据此回答5～6题。 5．根据图中信息确定当时黄赤交角大约为() A．24°11′B．22°51′ C．23°26′D．23°51′ 6．当日晷仪指针如α所示，下列说法正确的是() A．好望角附近风平浪静 B．从大西洋进入地中海的船只逆风逆水 C．华北平原处于返盐的季节 D．印度此时盛行东北季风 【解析】5题计算即可，360°××≈23°51′。 6题当日晷仪指针如α所示时，时间为4、5月或7、8月。好望角为南半球地中海气候，风平浪静应是当地夏季，时间为1、2月份左右。从大西洋进入地中海的船只由于大西洋表层海水流向地中海，不可能逆水。印度盛行东北季风时是冬季。华北平原返盐的季节是春秋季，有这种可能性。 【答案】 5.D 6.C 下面是某地冬至日(12月22日)太阳高度变化曲线图，读图回答7～8题。 天体运动知识点归类解析 【问题一】行星运动简史 1、两种学说 （1）地心说:地球是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。支持者托勒密。 （2）.日心说：太阳是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。（3）.两种学说的局限性 都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美，最和谐的圆周运动，而和丹麦天文学家第谷的观测数据不符。 2、开普勒三大定律 开普勒1596年出版《宇宙的神秘》一书受到第谷的赏识，应邀到布拉格附近的天文台做研究工作。1600年，到布拉格成为第谷的助手。次年第谷去世，开普勒成为第谷事业的继承人。 第谷去世后开普勒用很长时间对第谷遗留下来的观测资料进行了整理与分析他在分析火星的公转时发现，无论用哥白尼还是托勒密或是第谷的计算方法得到的结果都与第谷的观测数据不吻合。他坚信观测的结果，于是他想到火星可能不是按照人们认为的匀速圆周运动他改用不同现状的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于发现了火星绕太阳沿椭圆轨道运行的事实。并将老师第谷的数据结果归纳出三条著名定律。 第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫 过的面积相等。 如图某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日 点离太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为a v ，过近日点时的速率为b v 由开普勒第二定律，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，取足够短的时间t ?，则有： t bv t av b a ?=?2 1 21① 所以 b a v v a b = ② ②式得出一个推论：行星运动的速率与它距离成反比，也就是我们熟知的近日点快远日点慢的结论。②式也当之无愧的作为第二定律的数学表达式。 第三定律：所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等。 用a 表示半长轴，T 表示周期，第三定律的数学表达式为k T a =23 ，k 与中心天体的质量有 关即k 是中心天体质量的函数)(23 M k T a =①。不同中心天体k 不同。今天我们可以由万有 引力定律证明：r T m r Mm G 2234π=得2234πGM T r =②即2 4)(π GM M k =可见k 正比与中心天体的质量M 。 ①式)(23 M k T a =是普遍意义下的开普勒第三定律多用于求解椭圆轨道问题。 ②式2 234πGM T r =是站在圆轨道角度下得出多用于解决圆轨道问题。为了方便记忆与区分我 们不妨把①式称为官方版开三，②式成为家庭版开三。 【问题二】：天体的自转模型 1、重力与万有引力的区别 专题训练二：地球的运动 一、单选题 甲和乙两位同学一起合作来演示地球的公转，如图1所示。读图1、图2，完成下列各题。 图1 图2 1.关于演示注意事项，下列说法不对的是 A. 甲代表太阳，乙代表地球，乙围绕甲运动 B. 甲平举的胳膊代表太阳直射光线 C. 乙斜举的胳膊代表赤道，四个位置倾斜角度不变 D. 乙一直面朝一个方向，因为地球公转的时候不自转 2.如图2所示，太阳直射南回归线。再过半年，地球将运动到图1中的位置 A. ① B. ② C. ③ D. ④ 第21届世界杯足球赛将于2018年6月14日至7月15日在俄罗斯欧洲区域的11座城市中的12座球场内举行，这将是全球球迷的狂欢盛宴。有中国球迷已经制定了熬夜观看赛事电视直播的时间表；完成下列各题 3.2018俄罗斯世界杯举办期间： A. 北极地区有极夜现象 B. 太阳直射点一直向北移动 C. 太阳直射点在南半球 D. 北半球昼长夜短 4.首场半决赛于7月11日莫斯科时间21:00开赛，即北京时间： A. 7月11日16:00 B. 7月11日凌晨2:00 C. 7月12日凌晨2:00 D. 7月11日凌晨23:00 5.造成北京与莫斯科时间差异的主要原因是： A. 地球公转 B. 纬度位置差异 C. 地球自转 D. 海陆位置差异 6.如图为地球某时刻太阳光照示意图，图中阴影部分表示黑夜，圆圈表示纬线，直线 表示经线，箭头表示地球自转方向．读图判断下列说法正确的是（） A. ①点比③点早看到日出 B. 此时刻②点的白昼比①点长 C. 从③点沿经线不改变方向可以直接到达②点 D. ④点的经纬度是（23.5°S，90°W） 7.凌日和冲日是两种天文现象。太阳系中的行星在绕日运行过程中有时会处在太阳与 地球之间这时，地球上的观测者可看到一小黑圆点在日面缓慢移动，这就是凌日现象。所谓的冲日，通常是指在地球上观察的行星和太阳的位置相差180度，即该行星和太阳分别在地球的两侧，行星、地球、太阳排成一条直线。读图，完成下面小题。 某行星凌日图 地球运动的特点 知识点一地球的自转运动 1. 下图中有关地球自转方向的图示，正确的是() A．甲B．乙C．丙D．丁 2．如果下图是从极地上空俯视地球，则甲点位于乙点的() A．东南方B．西南方C．东北方D．西北方 1. C[地球自转的方向是自西向东。俯视图中，从北极上空看，地球呈逆时针方向旋转；从南极上空看，地球呈顺时针方向旋转。丁图中地球自转方向与经度的变化矛盾。 2．B[由图中的箭头可以判断，该图是从南极上空俯视地球，根据图中的位置，可判断甲点位于乙点的西南方。 知识点二地球的公转运动 读“太阳日与恒星日比较图”，回答3～4题。 3．下列关于A、B的叙述，正确的是() A．A是地球自转的真正周期 B．B是我们通常所说的一天 C．A的时间是24时3分56秒 D．B的时间是23时56分4秒 4．下列关于A、B的叙述，不正确的是() A．若地球公转方向不变，自转方向相反，则B的时间比A长 B．若地球公转方向相反，自转方向不变，则B的时间比A长 C．A和B的时间不同是由于A时间内，地球多自转了59′ D．北斗七星绕北极星360°的视运动周期为一个A 3．D 4.D[B是地球自转的真正周期，A是一个太阳日即24小时。北斗七星绕北极星360°的视运动是由于地球自转运动造成的，即地球自转的真正周期是一个B。 影响地球自转线速度变化的因素分析 读“地球表面自转线速度等值线分布图”，回答(1)～(2)题。 (1)图中区域大部分位于() A．北半球中纬度B．北半球低纬度 C．南半球中纬度D．南半球低纬度 (2)图中a、b两点纬度相同，但地球自转的线速度明显不同，仅从地形因素分析，原因是() A．a点地势高，自转线速度大 B．b点地势低，自转线速度大 C．a点地势低，自转线速度大 D．b点地势高，自转线速度大 方法技巧影响地球自转线速度变化的因素有两点：一是纬度。纬度越低，速度越大，南北纬60°约为赤道的一半。二是海拔。海拔越高，速度越大。 (1)A(2)A[第(1)题，从图中的指向标看，该区域自南向北地球自转的线速度不断减小，这说明南为较低纬度，北为较高纬度，符合北半球的情况。据数值大小可确定在中纬度。第(2)题，a处线速度介于870千米/小时和900千米/小时之间，b处线速度介于840千米/小时和870千米/小时之间，a处线速度大于b处，且a、b位于同一纬度，因此说明a处的地势高于b处。 僧一行在编制《大衍历》时发现，“日南至，其行最急，急而渐损，至春分及中而后迟。迨日北至，其行最舒，而渐益之，以至秋分又及中而后益急”。据此回答1～2题。 1．僧一行发现的实际上是() A．昼夜长短的变化 B．地球公转速度的变化 C．太阳视运动的变化 D．地球自转速度的变化 2．下列地理现象与僧一行的发现有因果联系的是() A．地球大气中的流星现象 B．太阳活动的周期变化 C．北半球夏半年长于冬半年 D．地球表面降水分布不均 下图是地球公转的轨道示意图，图中甲、乙、丙、丁四点将轨道均匀分成四等份，读图回答3～4题。 3．地球在公转轨道上运动所用时间最少的一段是() A．甲→乙B．乙→丙C．丙→丁D．丁→甲 4．2010年11月1日第六次全国人口普查正式开始时地球在公转轨道的位置距甲、乙、丙、丁四点最近的是() A．甲点B．乙点C．丙点D．丁点 1．B[由“南至”、“春分”、“北至”、“秋分”以及“急”、“损”、“迟”、“舒”、“中”可知，僧一行发现的实际上是地球公转速度的变化。] 2．C[由于地球在远日点附近公转速度慢，近日点附近公转速度快，所以北半球夏半 精心整理 3．已知地球的同步卫星的轨道半径约为地球半径的6．0倍，根据你知道的常识，可以估算出地球到月球的距离，这个距离最接近（） A ．地球半径的40倍 B ．地球半径的60倍 C ．地球半径的80倍 D ．地球半径的100倍 10据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”,下列说法正确的是 A.运行速度大于7.9 km/s B.离地面高度一定,相对地面静止 C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 4．宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点，静止一质量为m 的小球（可视为质点），如图所示，当给小球水平初速度υ0时，刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r ，月球的半径为R ，万有引力常量为G 。若在月球表面上发射一颗环月卫星，所需最小发射速度为（） A ． Rr r 550 υ B ． Rr r 52 0υ C ． Rr r 50 υ D ． Rr r 552 0υ 3．（6分）（2015?红河州模拟）“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h 的圆形轨道．已知飞船的质量为m ，地球半径为R ，地面处的重力加速度为g ．则飞船在上述圆轨道上运行的动能E k （ ） A ． 等于mg （R+h ） B ． 小于mg （R+h ） C ． 大于mg （R+h ） D ． 等于mgh 7(2015沈阳质量检测)．为了探测x 星球，总质量为1m 的探测飞船载着登陆舱在以该星球中心为圆心的圆轨道上运动，轨道半径为1r ，运动周期为1T 。随后质量为2m 的登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为2r 的圆轨道上运动，则 A ．x 星球表面的重力加速度2 11214T r g π= B ．x 星球的质量2 13 124GT r M π= C ．登陆舱在1r 与2r 轨道上运动时的速度大小之比 1 22 121 r m r m v v = D ．登陆舱在半径为2r 轨道上做圆周运动的周期131 3 22T r r T = 专题二地球的运动 在暗室里，用电灯作为光源，照射地球仪，自西向东拨动地球仪，演示地球自转运动，如图2.14所示。据此完成1～2题。 1.该实验演示的地理现象是（） A.昼夜的更替 B.四季的更替 C.昼夜长短的变化 D.温度带的形成 2.P点此时正处在（） A.日出时刻 B.中午时刻 C.日落时刻 D.午夜时刻 下列各图钟表所示的是同一时刻北京、东京、堪培拉、莫斯科四个城市的时间。读图，完成3～5题。 3.如果C图表示北京时间，那么表示莫斯科时间的是（） A.A B.B C.C D.D 4.根据上题判断结果，若此时恰为莫斯科日出时间，则澳大利亚（） A.东部降水多 B.沿海港口封冻 C.正值牲畜出栏期 D.昼长夜短 5.根据北京时间与其他三个城市时间的差别，可得出（） A.莫斯科位于西半球 B.堪培拉位于东半球 C.东京位于北京的西边 D.北京与莫斯科相差三小时 图2.15是“地球公转到某位置时地球上昼夜状况示意图”（阴影部分表示黑夜），读图完成6～7题。 6.当地球公转到图示位置时，我国传统节日中 与之比较接近的是（） A.清明节 B.端午节 C.春节 D.中秋节图 7.此时，M地的状况是（） A.处于夏季 B.有太阳直射 C.昼长夜短 D.处于黄昏 读“地球公转示意图”（图2.16），完成8～9题。 8.地球位于公转轨道上的甲处时，这一天为北 半球的（） A.春分 B.夏至 C.秋分 D.冬至 9.下列现象中，由地球公转产生的 是（） A.地球的形状 B.昼夜更替 C.太阳的东升西落 D.四季的变化 烟台的小明善于观察，一年中，他在不同时期观察并记录了当地正午时刻教室内的光照情况(如图2.17)。据图完成10～11题。 10.四幅图中有一幅是冬至日的记录图，该图是（） A.A图 B.B图 C.C图 D.D图 11.图示的光照现象（） ①是由地球自转运动引起的②是由地球公转运动引起的③与太阳直射点的移动有关④与太阳的东升西落有关 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 12.2015年2月13日,马刺队与火箭队的常规赛于当地时间20时在纽约(西五区)开始。CCTV-5的现场直播时间及太阳直射点在图2.18中所处的位置分别是（） A.2月13日9时① B.2月12日9时② C.2月14日9时③ D.2月14日9时④ 天体运动专题（一） 一、人类认识宇宙的过程 （1）模型及学说 1.地心说：代表：托勒密 内容：地球是世界的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做匀速圆周运动。 2.日心说：代表：哥白尼 内容; 太阳是世界的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动 （2）探究方法 假设法; 假设火星的轨道是圆形+精确计算和推理→得出火星位置的理论值与第谷观测的火星位置的实际值→偏差较大→假设不成立→再一次运用假设法; 假设火星的轨道是椭圆+精确计算和推理→得出火星位置的理论值与第谷观测的火星位置的实际值→几乎密合→假设成立 定律内容图示 开普勒第一定律所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 开普勒第二定律对任意一个行星而言，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 开普勒第三定律所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等.32 / a T K 特别提示：(1)开普勒三定律虽然是根据行星绕太阳的运动总结出来的，但也适用于卫星绕行星的运动．(2)开普勒第三定律中的k是一个与运动天体无关的量，只与被环绕的中心天体有关． 专题训练一 1.2016（全国新课标III卷，14）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( ) A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 2、[2014·浙江卷] 长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19 600 km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48 000 km，则它的公转周期T2最接近于() A．15天B．25天C．35天D．45天 3、(2013江苏】火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知（） (A)太阳位于木星运行轨道的中心(B)火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 (C)火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 (D)相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 4.【2017?新课标Ⅱ卷】如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日 点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0。若只 考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中( ) A．从P到M所用的时间等于T0/4 B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大 C．从P到Q阶段，速率逐渐变小 D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功 2020届高考地理人教版第二轮复习专题提升训练 地球的运动 屋顶太阳能发电就是在房屋顶部固定安装光伏电池进行发电，当阳光直射太阳能板时发电效果最好。图1是“杭州(约30°N)居民安装屋顶太阳能的设计简图”，图2为“我国二十四节气示意图”。据此完成1～3题。 1.限制屋顶太阳能发电大规模推广的原因是( ) ①发电设备投资较大，成本较高②发电量不稳定③占用土地面积大④无污染，可再生 A.①③ B.①② C.③④ D.②④ 2.正常年份该屋顶太阳能发电量最小的时段是( ) A.12月中旬至次年1月中旬 B.6月中旬至7月中旬 C.7月中旬至8月中旬 D.3月中旬至4月中旬 3.若只考虑太阳辐射强度，则下列节气正午该屋顶太阳能发电效果最好的是( ) A.惊蛰 B.夏至 C.清明 D.大暑 解析第1题，屋顶太阳能发电设备投资较大，成本较高；同时受天气影响发电量不稳定，限制其大规模推广。第2题，每年6月中旬至7月中旬受梅雨天气影响，杭州阴天多，太阳辐射量少，发电量最少。第3题，结合图示信息，根据太阳能板与水平面夹角，可计算太阳直射点位置为4°S附近，此时北半球节气为惊蛰前后。 答案 1.B 2.B 3.A 北京时间2016年11月3日20时43分，中国最大推力新一代运载火箭“长征五号”在下图所示航天发射场①地点火升空，约30分钟后，进入预定轨道，发射圆满成功。当日远在纽约(西五区)的乔虹同学十分自豪地观看了央视国际频道的发射直播。结合下图，完成4～5题。 4.“长征五号”运载火箭进入预定轨道时，纽约区时为( ) A.3日7时43分 B.4日9时43分 C.3日8时13分 D.4日10时13分 5.与酒泉、太原和西昌比较，我国最大推力火箭选择①地发射，主要 专题十六：天体运动 基本方法：把天体运动看作是匀速圆周运动，F 万=F 向 往往还需要补充一个等式：在天体表面有——GMm/R2=mg 该式被称为黄金代换。 对卫星（行星）模型 卫星（行星）模型的特征是卫星（行星）绕中心天体做匀速圆周运动。 （1）卫星（行星）的动力学特征：中心天体对卫星（行星）的万有引力提供卫星（行星）做匀速圆周运动的向心力，即有： 。 （2）卫星（行星）轨道特征：由于卫星（行星）正常运行时只受中心天体的万有引力作用，所以卫星（行星）平面必定经过中心天体中心。 1)讨论卫星（行星）的向心加速度、绕行速度、角速度、周期与半径的 关系问题。 由得，故越大，越小。 由得，故越大，越小。 由得，故越大，越小。 得，故越大，越长。 2)求中心天体的质量或密度（设中心天体的半径） ①若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的周期与半径 根据得，则 ②若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与半径 由得，则 ③若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与周期 由和得，则 ④若已知中心天体表面的重力加速度及中心天体的球半径 由得，则 一、基本规律 1.关于地球的第一宇宙速度,下列说法中正确的是( ) A它是人造地球卫星环绕地球运转的最小速度 B它是近地圆行轨道上人造卫星运行的最大速度 C 它是能使卫星进入近地轨道最小发射速度 D它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 2.地球公转的轨道半径为R 1，周期为T 1 ，月球绕地球运转的轨道半径为R 2 ，周期 为T 2 ，则太阳质量与地球质量之比为（） 3.宇宙飞船与目标飞行器在近地圆轨道上成功进行了空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下面说法正确的是（） A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加 C.如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低 D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用 二、赤道上的物体、近地卫星和同步卫星的比较 （1）忽略地球（星球）自转影响，赤道上的物体，万有引力远大于随地球自转所需的向心力。 （2）在地球（星球）表面或地球（星球）上方高空物体所受的重力就是地球（星球）对物体的万有引力。特别的，在星球表面附近对任意质量为m的物体有： 高三物理 第5课时 天体运动问题 【专题考纲要求】 开普勒行星运动定律 I 级要求 计算不做要求 万有引力定律及其应用 II 级要求 地球表面附近，重力近似等于万有引力 第一、二、三宇宙速度 I 级要求 计算仅限于第一宇宙速度 【专题考点分析】 天体运动规律及万有引力定律的应用是江苏省高考每年必考内容，属于简单题，一般会结合我国的航天事业进行考查；在备考中要注重复习解答天体运动的两条思路、考查的知识点主要有：一、开普勒第三定律的初步理解；二、万有引力定律的理解和应用；三、宇宙航行活动中卫星的发射、运行、变轨等问题。解决的方法主要有应用牛顿第二定律与圆周运动知识的结合，应用能量守恒定律等。以近几年中国及世界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐，会形成新情景的物理试题。 【活动一】回顾开普勒行星运动定律内容及表达式（回归课本） 1、轨道定律： 2、面积定律： 3、周期定律： （对k 值的理解） {真题再现} 1.[2016·江苏卷4分] 如图1-所示，两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动，用R 、T 、E k 、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有( ) A ．T A >T B B ．E kA >E kB C ．S A ＝S B D .R 3A T 2A ＝R 3 B T 2B 【活动二】掌握解决天体运动问题的两个突破口 1、 = 2、 在忽略地球自转的情况下，重力近似等于万有引力 总结： 【活动三】人造地球卫星运行参量及发射、运行、变轨分析 一、人造卫星 1、最大环绕速度：最小环绕周期： 2、发射速度范围： 3、运行轨道特点： 二、人造地球同步卫星特点： 三、近地卫星的特点及第一宇宙速度推导 四、卫星运行参量： 卫星运行参量（向心加速度、绕行速度、角速度、周期）与半径的关系 a= v= ω= T= 总结： {真题再现} 2.(2018·高考江苏卷)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是() A.周期 B.角速度 C.线速度 D.向心加速度 3.(多选)(2017·高考江苏卷)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空．与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380 km的圆轨道上飞行，则其( ) A.角速度小于地球自转角速度 B.线速度小于第一宇宙速度 C.周期小于地球自转周期 D.向心加速度小 于地面的重力加速度 五、卫星变轨问题分析： 专题一地球的运动 在暗室里，用电灯作为光源，照射地球仪，自西向东拨动地球仪，演示地球自转 运动，如图2.14所示。据此完成1～2题。 1.该实验演示的地理现象是（） A.昼夜的更替 B.四季的更替 C.昼夜长短的变化 D.温度带的形成 2.P点此时正处在（） A.日出时刻 B.中午时刻 C.日落时刻 D.午夜时刻 下列各图钟表所示的是同一时刻北京、东京、堪培拉、莫斯科四个城市的时间。 读图，完成3～5题。 3.如果C图表示北京时间，那么表示莫斯科时间的是（） A.A B.B C.C D.D 4.根据上题判断结果，若此时恰为莫斯科日出时间，则澳大利亚（） A.东部降水多 B.沿海港口封冻 C.正值牲畜出栏期 D. 昼长夜短 5.根据北京时间与其他三个城市时间的差别，可得出（） A.莫斯科位于西半球 B.堪培拉位于东半球 C.东京位于北京的西边 D.北京与莫斯科相差三小时 图2.15是“地球公转到某位置时地球上昼夜状况示意图”（阴影部分表示黑夜）， 读图完成6～7题。 6.当地球公转到图示位置时，我国传统 节日中与之比较接近的是（） A.清明节 B.端午节 C.春节 D.中秋节图 7.此时，M地的状况是（） A.处于夏季 B.有太阳直射 C.昼长夜短 D.处于黄昏 读“地球公转示意图”（图2.16），完成8～9题。 8.地球位于公转轨道上的甲处时，这一 天为北半球的（） A.春分 B.夏至 C.秋分 D.冬至 9.下列现象中，由地球公转产生的 是（） A.地球的形状 B.昼夜更替 C.太阳的东升西落 D.四季的变化 烟台的小明善于观察，一年中，他在不同时期观察并记录了当地正午时刻教室内的光照情况(如图2.17)。据图完成10～11题。 10.四幅图中有一幅是冬至日的记录图，该图是（） A.A图 B.B图 C.C图 D.D图 11.图示的光照现象（） 第一部分力与运动 专题04 天体运动（测） (满分：100分 建议用时：60分钟) 姓名：_______________________ 班级：______________________ 得分：_____________________ 选择题：本题共20小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，第1~10题只有一项符合题目要求，第11~20题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1.(2020·河北省定州中学承智班月考)组成星球的物质靠万有引力吸引在一起随星球自转。若某质量分布均匀的星球的角速度为ω，为使该星球不瓦解，该星球的密度至少为ρ。下列图象可能正确的是( ) 【答案】 B 【解析】 由题意知，赤道处最易瓦解，对于赤道处质量为m 的物体，恰好瓦解时，有G Mm R 2＝mRω2，而M ＝ ρ·43πR 3，解得ω2＝4πG 3 ρ，B 正确。 2.(2020·广东省湛江市第二次模拟)2017年4月22日，我国成功发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道(可视为圆轨道)运行，对接前“天宫二号”的运行轨道高度为393 km ，“天舟一号”货运飞船轨道高度为386 km ，它们的运行轨道均视为圆周，则( ) A ．“组合体”比“天宫二号”加速度大 B ．“组合体”比“天舟一号”货运飞船角速度大 C ．“组合体”比“天宫二号”周期大 D ．“组合体”比“天舟一号”货运飞船机械能大 【答案】 D 【解析】 根据G Mm r 2＝ma ＝mω2r ＝m 4π2T 2r ，解得：a ＝GM r 2，ω＝ GM r 3 ，T ＝2πr 3 GM ，因组合体仍沿“天宫二 天体运动复习 第一节 万有引力定律 一.开普勒运动三大定律 (1)开普勒第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上． (2)开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等． (3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等． 【】1.有关开普勒关于行星运动的描述，下列说法中正确的是[ ] A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 B.所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上 C.所有的行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 D.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的 【】2. 太阳系的几个行星，与太阳之间的平均距离越大的行星，它绕太阳公转一周所用的时[ ] A.越长 B.越短 C.相等 D.无法判断 二.万有引力定律 (1)内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比． (2)公式：F ＝G 221r m m ,其中2211/1067.6kg m N G ??=-，称为为有引力恒量。 (3)适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r 应为两物体重心间的距离．对于均匀的球体,r 是两球心间的距离． 注意： G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力． 测量：卡文迪许扭称 【】如图所示，两球的半径远小于r ，而球质量分布均匀，大小分别为m 1、m 2，则两球间的万有引力的人小为[ ] 12 2 . m m AG r 1221.()m m B G r r + 1222.()m m C G r r + 12212 .()m m D G r r r ++ 【】如图所示，在一个半径为R 、质量为M 的均匀球体中，紧贴球的边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后， 对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d 的质点m 的引力是多大？ 三、万有引力和重力 1．重力是地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的；万有引力是物体随地球自转所需向心力和重力的合力． 如图所示，万有引力F 产生两个效果：一是提供物体随地球自转所需的向心力；二是产生物体的重力．由于F 向＝m ω2r ，随纬度的增大而减小，所以物体的重力随纬度的增大而增大，即重力加速度从赤道到两极逐渐增大． 在赤道处，物体的万有引力F 分解的两个分力F 向和mg 刚好在一条直线上，则有F 引＝F 向＋mg .(F 向一般很小) 2．实际上因自转而导致的重力和万有引力的差别是很小的，我们往往忽略这种差别(除非涉及并专门讨论重力与万有引力的区别)，认为物体所受重力就等于万有引力．【精品】高考地理复习地球的运动专题训练
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