教师 万有引力与航天
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转得快的比慢的多转n圈,即:t/T快- t/T慢=n(n=1,2,3……)
【审题示例】
【例】北斗卫星导航系统第三颗组网卫星(简称“三号卫星”)的工作轨道为地球同步轨道,设地球半径为R,“三号卫星”的离地高度为h,则关于地球赤道上静止的物体、地球近地环绕卫星和“三号卫星”的有关物理量下列说法中正确的是()
A.赤道上物体 与“三号卫星”的线速度之比为 =
B.近地卫星与“三号卫星”的角速度之比为 =
C.近地卫星与“三号卫星”的周期之比为 =
D.赤道上物体与“三号卫星”向心加速度之比为 =( )2
【高考预测】
1.(2012·福建省高三仿真模拟)欧洲天文学家发现了可能适合人类居住的行星“格里斯581c”。该行星的质量是地球的p倍,直径是地球的q倍。设在该行星表面及地球表面发射人造卫星的最小发射速度分别为v1、v2,则v1/v2的比值为()
B.月球的质量为
C.月球的第一宇宙速度为
D.物体在月球表面自由下落的加速度大小为
8.(2014•云南一模)如图所示,两星球相距为L,质量比为mA:mB=1:9,两星球半径远小于L.从星球A沿A、B连线向B以某一初速度发射一探测器.只考虑星球A、B对探测器的作用,下列说法正确的是( )B
A.探测器的速度一直减小
(2)该星球的密度.
(3)该星球的第一宇宙速度.
(2014绍兴期末)我国发射的“北斗系列”卫星中同步卫星到地心距离为r,运行速率为v1,向心加速度为a1;在地球赤道上的观测站的向心加速度为a2,随地球自转线速度大小为v2;近地卫星做圆周运动的速率v3,向心加速度为a3,地球的半径为R,则下列比值正确的是( )
高考物理二轮专题复习五:万有引力定律
【2015安徽理综物理考纲】
万有引力定律
万有引力定律及其应用
Ⅱ
第一宇宙速度
Ⅱ
第二宇宙速度和第三宇宙速度(删掉)
Ⅰ
只要求知道其物理意义
【高考回顾】
15.2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片,绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,则下列说法中正确的是()
A. B. C. D.
【高考考点】
①开普勒行星运动定律
②万有引力与重力;黄金代换——星球表面重力加速度g=GM/R2
③星球瓦解: =mRω自2
④求中心天体的质量和密度——“一个中心,两个基本量”
(1)地上法:由G =mg,得M= ,ρ= = 。
(2)天上法:由G =m =mr ,得M= ; M=v2r/G
7.(2014•陕西二模)2013年12月2日1时30分,“嫦娥三号”月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空.该卫星在距月球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动,其运行的周期为T,最终在月球表面实现软着陆.若以R表示月球的半径,引力常量为G,忽略月球自转及地球对卫星的影响,下列说法正确的是( )
A.“嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度为
A.火星的密度和火星表面的重力加速度B.火星的质量和火星对“萤火一号”的引力
C.火星的半径和“萤火一号”的质量D.火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力
22.(14分)(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即 ,k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M太。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质M地。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)
(2012·安徽高考)14.我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在对接前,“天宫一号”的运行轨道高度为350 km,“神舟八号”的运行轨道高度为3 43 km。它们的运行轨道均视为圆周,则()
⑧双星、三星、多星
(1)方程: ; ;r=r1+r2
(2)两个相等(1)角:半径、线速度、加速度与其质量成反比。
⑨轨道及变轨问题:瞬间加速离心,轨道变大,机械能增加;瞬间减速向心,轨道变小,机械能减小。
注意:天上与地上的区别;自转与公转的区别;椭圆轨道与圆轨道的区别
B.探测器在距星球A为L/4处加速度为零
C.若探测器能到达星球B,其速度可能恰好为零
D.若探测器能到达星球B,其速度一定等于发射时的初速度
9.一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上沿竖直方向以初速度v0向上抛出一个小球,测得小球经时间t落回抛出点,已知该星球半径为R,万有引力常量为G.求:
(1)该星球表面的重力加速度.
A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B.在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能
C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
4.(2012·福建质检)设某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r。已知地球的质量为M,万有引力常量为G,该人造卫星与地心的连线在单位时间内所扫过的面积是()
密度 (特例,当r=R时: )
⑤求环绕天体的“三度一周期”:
①由G =m ,得v=________;②由G =mω2r,得ω=________;
③由 = m a,得a=________;④由G =m r,得T=________.
r越大,环绕天体的三度(速度v、角速度ω、向心加速度a)越小,周期越大;与环绕天体质量无关;但向心力、万有引力、动能、势能与环绕天体质量有关。
A.“天宫一号”比“神舟八号”速度大B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长
C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大
(2013·安徽高考)17.质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时,引力势能可表示为 ,其中G为引力常量,M为地球质量。该卫星原来的在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用,飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2,此过程中因摩擦而产生的热量为()
A. B.p/qC. D.
2.宇航员在月球上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h处释放,经时间t后落到月球表面(设月球半径为R)。据上述信息推断,飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为()
A. B. C. D.
3.航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示。关于航天飞机的运动,下列说法中错误的有()
⑥第一宇宙速度:
是,是_______,也是________速度;公式:v==。
第一宇宙加速度(最大)a=,第一宇宙周期(最小)T=。
⑦同步卫星的5个一定;同步卫星、近地卫星、赤道物体比较
①周期、角速度一定;②(地球静止轨道卫星)轨道平面在赤道平面上;③距离地面的高度一定:3.6×104km;④环绕速度一定:v=3.08km∕s;⑤向心加速度大小一定:a=0.23m∕s2
A. B. C. D.
(2014·安徽高考)在科学研究中,科学家常将未知现象同已知现象进行比较,找出其共同点,进一步推测未知现象的特性和规律。法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时,曾将扭秤的振动周期与电荷间距的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。已知单摆摆长为l,引力常量为G,地球质量为M,摆球到地心的距离为r,则单摆振动周期T与距离r的关系式为()
A. B. C. D.2
5.有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b处于地面附近的近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有()
A.a的向心加速度等于重力加速度gB.b在相同时间内转过的弧长最长
C.c在4小时内转过的圆心角是π/6 D.d的运动周期有可能是20小时
6.(2012·湖北联考)经长期观测发现,A行星运行的轨道半径为R0,周期为T0,但其实际运行的轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离。如图4所示,天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B,则行星B运动轨道半径为()
A.R=R0 B.R=R0 C.R=R0 D.R=R0
A. B. C. D.
假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0。如图所示,飞船首先沿距月球表面高度为3R的圆轨道I运动,到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II,到达轨道II的近月点B再次点火进入近月轨道III(轨道半径可近似当做R)绕月球做圆周运动。下列判断正确的是()
A.飞船在轨道I上的运行速率为
A.甲的运行周期一定比乙的长B.甲距地面的高度一定比乙的高
C.甲的向心力一定比乙的小D.甲的加速度一定比乙的大
17.为了对火星及其周围的空间环境进行探测,我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为 和 的圆轨道上运动时,周期分别为 和 。火星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,万有引力常量为G。仅利用以上数据,可以计算出()
B.飞船在轨道III绕月球运动一周所需的时间为
C.飞船在轨道 上A点和B点的速率之比为1:3
D.飞船在轨道 上A点和B点的加速度大小之比为1:4