第七章万有引力定律复习学案--高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

高一下学期物理期末总复习3学案-万有引力定律【基础测试】1.判断下列说法的正误。(1)所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。()(2)行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越大。()(3)只有天体之间才存在万有引力。()(4)地面上的物体所受地球的引力方向一定指向地心。()(5)两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大。()2. 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3.(多选)天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其做匀速圆周运动,并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出()A.恒星的质量 B.恒星的平均密度 C.行星的质量 D.行星运行的速度大小【典例突破】问题1：开普勒行星运动定律的应用【例1】1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行已知地球半径为6.4×106 m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107 m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期以下数据中，最接近其运行周期的是（ ）A0.6小时 B1.6小时 C4.0小时 D24小时【练1】宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是：（ ）A3年 B9年 C27年 D81年问题2：万有引力定律及其应用【例2】从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（）A91 B92 C361 D721 【练2】火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为（ ）A.0.2g           B.0.4g           C.2.5g           D.5g问题3： 估算天体的质量和密度【例3】（多选）2021年12月9日下午，“天宫课堂”第一课在太空“教室”中国空间站正式开讲并直播，王亚平航天员说到，在空间站每天可以看到16次日出。若中国空间站的轨道离地球表面高度为h，绕地球周期为T。地球半径为R，引力常量为G，则（）A地球密度为B地球质量为C空间站的加速度比同步卫星的加速度大D空间站运行的线速度大于7.9km/s问题4：人造卫星与同步卫星【例4】如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，已知地球自转周期为T.则()A卫星b也是地球同步卫星B卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的k2倍C卫星c的周期为TDa、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为vavbvc【练4】据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于4月25日发射升空，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小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问题5：卫星变轨问题【例5】航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中不正确的有（ ）A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度B在轨道上经过A的动能小于在轨道上经过A 的动能C在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期D在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经过A的加速度【练5】（多选）如图，2022年1月22日，位于同步轨道的中国“实践21号”卫星将一颗位于同步轨道的失效的“北斗2号”卫星拖拽至距地面更远的“墓地轨道”（可视为圆轨道），此后“实践21号”又回归同步轨道，这标志着中国能够真正意义上实现“太空垃圾清理”。下列说法正确的是（）A“实践21号”拖拽“北斗2号”离开同步轨道时需要点火加速B“实践21号”完成拖拽任务后离开“墓地轨道”时需要点火加速C“北斗2号”在同步轨道的速度大于它在“墓地轨道”的速度D“北斗2号”在“墓地轨道”的运行周期小于24小时问题6：天体运动中的双星问题【例6】我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T.S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G.由此可求出S2的质量为（ ）A B C D 【练6】月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O做匀速圆周运动.据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为 （ ） A1：6400 B.1:80 C. 80:1 D:6400:1 【巩固训练】1.以下关于行星运动及万有引力的描述正确的是（ ）A. 开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆，行星在椭圆轨道上各个地方的速率均相等B. 太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于不同性质的力C. 牛顿提出的万有引力定律只适用于天体之间D. 卡文迪许利用扭称实验测出了引力常量的数值2.关于万有引力定律的表达式，下面说法正确的是（ ）A. 公式中G为引力常量，它是由实验测得的而不是人为规定的B. 当两个物体间的距离R趋近于零时，万有引力趋近无限大C. M和m受到的引力总是大小相等，而与M和m的大小无关D. M和m受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力3.如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A. 甲的向心加速度比乙的小B. 甲的运行周期比乙的小C. 甲的角速度比乙的大D. 甲的线速度比乙的大4.近年来，我国的航天事业捷报频传。继2021年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星后，2022年2月27日，长征八号遥二运载火箭在我国地球文昌发射场将22颗卫星送入离地面约500公里高的太阳同步轨道（地球的近极地卫星轨道），如右图所示。“一箭22星”也为我国一箭多星发射创造了新的纪录。根据上述材料，下面说法正确的是（）A两次的发射速度均大于第一宇宙速度，且小于第二宇宙速度B“22星”入轨后，它们中某些卫星的在轨速度可能大于第一宇宙速度C“天问一号”随火星一起绕太阳运行的周期要比所有“22星”的周期大D“22星”的在轨运行周期均大于地球同步卫星的周期5.在中国航天领域迅猛发展的当下，发射卫星进一步探测火星及周边的小行星带，能为我国深空探测打下基础。若测得某小行星表面的重力加速度大小为地球的，小行星的半径为地球的半径的，地球和小行星均视为质量分布均匀的球体，则地球的密度是该小行星密度的（）AB5倍CD2倍6.“北斗”成功组网，“天问”奔赴火星，“嫦娥五号”月球取样归来，刚刚过去的2020年，英雄的中国人民不仅战胜了肆虐的疫情和水患，还在航空航天等诸多领域取得了丰硕的成果。关于北斗导航系统里近地轨道卫星和赤道地面上随地球自转的物体的比较中，下列说法正确的是 （）A赤道上的物体和近地卫星的角速度是相等的B近地卫星的线速度比赤道上物体的线速度大C近地卫星的周期比赤道上物体随地球自转的周期大D近地卫星的向心加速度比赤道上物体的向心加速度小高一下学期物理期末专题复习讲义（二）-万有引力参考答案【基础测试】1.【答案】(1)(2)×(3)×(4)(5)×2. 【答案】B3.【答案】AD【典例突破】【例1】【解析】由开普勒行星运动定律可知：恒量，所以对哈勃望远镜和地球同步卫星有其中r为地球的半径，h1、T1、h2、T2分别表示望远镜到地表的距离、望远镜的周期、同步卫星距地表的距离、同步卫星的周期(24 h)，代入数据解得t11.6 h，所以本题正确选项为B【练1】【解析】由开普勒第三定律有：，年【例2】【答案】B【解析】悬停时所受平台的作用力等于万有引力，根据 可得 ， 故选B【练2】【解析】考查万有引力定律.星球表面重力等于万有引力，即Gmg，故火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值0.4，故B正确.【例3】【答案】BCAB地球的密度为 解得 ； 所以A错误；B正确；C根据 解得 空间站的运转半径比同步卫星的运行半径小，则空间站运行的加速度大于同步卫星的加速度，选项C正确； D根据 解得 空间站轨道半径大于地球的半径，则空间站运行的线速度小于7.9km/s，所以D错误；故选BC。【例4】【答案】C【解析】卫星b相对地球不能保持静止，故不是地球同步卫星，A错误；根据公式Gma可得a，即，B错误；根据开普勒第三定律可得TcTaT，C正确；根据公式Gm可得v，故vavb<vc，D错误【练4】【解析】A、由万有引力提供向心力得：=，v=，即线速度v随轨道半径 r的增大而减小，v=7.9 km/s为第一宇宙速度，即围绕地球表面运行的速度；因同步卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于7.9 km/s，故A错误；B、因同步卫星与地球自转同步，即T、相同，因此其相对地面静止，由万有引力提供向心力得：=m（R+h）2得：h=-R，因G、M、R均为定值，因此h一定为定值，故B正确；C、因同步卫星周期T同=24小时，月球绕地球转动周期T月=27天，即T同T月，由公式=得同月，故C错误；D、同步卫星与静止在赤道上的物体具有共同的角速度，由公式a向=r2，可得：=，因轨道半径不同，故其向心加速度不同，故D错误故选B【例5】【解析】A、轨道上由A点运动到B点，引力做正功，动能增加，所以经过A的速度小于经过B的速度故A正确    B、从轨道的A点进入轨道需减速，使万有引力大于所需要的向心力，做近心运动所以轨道上经过A的速度小于在轨道上经过A的速度故B正确    C、根据开普勒第三定律，椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径，所以在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期故C正确    D、在轨道上和在轨道通过A点时所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律，加速度相等故D错误故选D【练5】 【答案】AC由图可知，同步轨道的半径小于“墓地轨道”的半径A“实践21号”拖拽“北斗2号”离开同步轨道时做离心运动，需要点火加速，故A正确；B“实践21号”完成拖拽任务后离开“墓地轨道”时做近心运动，需要点火减速，故B错误；C根据 可得 可知“北斗2号”在同步轨道的速度大于它在“墓地轨道”的速度，故C正确；D根据 可得 同步轨道的周期为24小时，则“北斗2号”在“墓地轨道”的运行周期大于24小时，故D错误。故选AC。【例6】【解析】两星颗之间的万有引力做为它们做匀速圆周运动的向心力，对行星S1：整理得：，因此B正确。【练6】 【解析】月球和地球绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等且月球和地球和O始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期因此有 m2r=M2R又由于v=r所以 即线速度和质量成反比；故选C【巩固训练】1.【答案】D【解析】A、开普勒发现行星沿椭圆轨道绕太阳运动，但行星在椭圆轨道上各个地方的速率不相等，故A错误；B、牛顿发现地球对周围物体的引力与太阳对行星的引力是相同性质的力，故B错误；C、牛顿发现了万有引力定律，适用自然界中任何物体，故C错误；D、卡文迪许通过实验测出引力常量，故D正确；故选：D。2.【答案】A【解析】A.公式中的G为引力常量，它是卡文迪许通过扭秤实验测得的，故A正确；B.万有引力定律公式适用于质点间的万有引力，当距离r趋向于0时，公式不再适用。故B错误；C.之间的万有引力是属于相互作用力，所以总是大小相等，与M和m的质量是否相等无关，却与它们的质量乘积有关，故C错误；D.M和m受到的引力总是大小相等，方向相反，分别作用在M和m上，故不是一对平衡力，D错误。故选A。3.【答案】A【解析】解：根据卫星运动的向心力由万有引力提供，有：A、由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，故A正确；B、，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的周期大于乙的周期，故B错误；C、，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的角速度小于乙的角速度，故C错误；D、，由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量，故甲的线速度小于乙的线速度，故D错误。故选：A。4.【答案】CA“天问一号”探测器成功着陆火星，已脱离地球，则其发射速度大于第二宇宙速度，故A错误；B第一宇宙速度是绕地球运行的最大速度，其轨道半径近似于地球半径，“22星”入轨后，它们轨道半径大于地球半径，其在轨运行速度小于第一宇宙速度，故B错误；C由于地球距太阳比火星距太阳近，都是太阳的卫星，都是太阳的引力提供向心力，都满足同样的运动学公式，设太阳质量为M，引力常数为G，有 有 可知，火星绕太阳运行周期大于地球绕太阳运行的周期，即大于一年，也即“天问一号”随火星一起绕太阳运行的周期大于一年，而所有“22星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，同理，所有“22星”的运行周期小于同步卫星的周期即小于24h，则“天问一号”随火星一起绕太阳运行的周期要比所有“22星”的周期大，故C正确；D在轨运行卫星，都是引力提供向心力，都满足同样的运动学公式，设地球质量为M，引力常数为G，有 有 可知轨道半径越大，周期越大，同步卫星的轨道半径大于“22星”的轨道半径，则“22星”的在轨运行周期均小于地球同步卫星的周期，故D错误。5.【答案】A根据 ； ； 可得 可知地球的密度是该小行星密度的，选项A正确,BCD错误。 故选A。6.【答案】BAB赤道上的物体跟同步卫星比较，因为角速度（周期）相同，由和知，同步卫星的线速度和向心加速度比赤道上的物体大，对近地卫星和同步卫星比较，由万有引力提供向心力得 ，； ，；，可知同步卫星的角速度、线速度比近地卫星小，所以赤道上的物体的角速度、线速度比近地卫星小，A错误，B正确；C近地卫星的周期小于同步卫星，同步卫星的周期等于地球自转周期，C错误；D近地卫星的向心加速度大于同步卫星，同步卫星的向心加速度大于赤道上的物体，D错误。故选B。7 高一下学期物理期末总复习3学案学科网（北京）股份有限公司