2022年高考综合复习万有引力和天体运动专题.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载生命是永恒不断的制造,由于在它内部包蕴着过剩的精力,它不断流溢,越出时间和空间的界限,它不停地追求,以形形色色的自我表现的形式表现出来；泰戈尔高考综合复习：万有引力和天体运动专题学问网络高考考点考纲要求：学问点要求说明万有引力定律万有引力定律的应用,人造地球卫星的运动（限于圆轨道）宇宙速度历年实测：名师归纳总结 年份试卷类型题号学问点才能分值题型第 1 页,共 18 页2001 天津理综31 重力和万有引力懂得分析综合推理28 运算题2001 北京春季18 万有引力定律懂得分析综合推理12 运算题2001 上海物理4 万有引

2、力定律懂得推理5 挑选题2003 北京春季20 同步卫星学问懂得推理6 挑选题- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2003 江苏物理学习好资料欢迎下载12 运算题14 人造卫星的基本学问懂得分析综合推理2003 全国理综24 万有引力定律懂得分析综合推理15 运算题2004 上海物理3 人造卫星的基本学问懂得推理5 挑选题2004 北京理综20 重力和万有引力懂得推理6 挑选题2004 江苏物理4 人造卫星的基本学问懂得推理4 挑选题2004 广东物理16 同步卫星学问懂得分析综合推理16 运算题2004 全国理综 1 23 重力和万有引力懂得分析综合推

3、理16 运算题2004 全国理综 3 17 天体运动的基本关系懂得推理6 挑选题2004 北京春季24 人造卫星的基本学问懂得分析综合推理16 运算题2004 上海春季27 圆周运动的基本学问懂得推理3 挑选题2004 上海春季28 重力和万有引力懂得推理3 填空题2005 豫冀皖闽浙等十省理综16 天体运动基本关系懂得推理6 挑选题2005 黑蒙桂理综28 天体运动基本关系懂得推理6 挑选题2005 云甘贵渝川理综21 天体运动基本关系懂得推理6 挑选题2005 北京理综20 天体运动基本关系懂得推理6 挑选题2005 天津理综21 天体运动基本关系懂得推理6 挑选题2005 江苏物理5 天

4、体运动基本关系懂得推理4 挑选题2005 广东综合27 天体运动基本关系懂得推理3 挑选题2005 广东物理15 天体运动基本关系懂得推理3 挑选题复习指导：从近五年的高考试题来看,对人造地球卫星和天体的运动考查频率很高,也就是对万有引力定律和圆周运动结合起来进行考查,题型有挑选题和运算题,05 高考中,至少有5 道理综试题涉及天体运动方面的运算,广东物理第15 题就将理论和方法考查综合在一起；另外与其他学科综合以及与新的前沿学问联系起来命题也是题目的一大特 点；本考点为高考每年的必考内容,由于航天技术、人造地球卫星属于现代科技进展的重要领域,有关人造卫星问 题的考查频率会越来越高,加上载人航

5、天的胜利和中国的探月方案的实施,这些都是命题的热点内容,估量将要以 此为背景进行命题；要点精析重力和万有引力 重力是地面邻近的物体受到地球的万有引力而产生的；物体的重力和地球对该物体的万有引力差别很小,一般可认为二者大小相等,即（黄金代换式）,式中 g0 为地球表面邻近的重力加速度,R0为地球的半径所以在求第一宇宙速度时,可以用,也可以用星球表面及其某一高度处的重名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载力加速度的求法：1地球表面的重力加速度：由于自转而导致重力的变化是很微小的,因而在一般的情形下,常忽

6、视地球自转的影响,此时物体所受的重力就等于万有引力的大小,因此,如地球表面的重力加速度为g；就依据万有引力定律（R0为地球的半径）；该式也适用于其他星体表面；2离地面高h 处的重力加速度,依据万有引力定律：（ R0 为地球的半径）随地球自转的向心加速度和环绕运行的向心加速度 放于地面上的物体随地球自转所需的向心力由地球对物体的引力和地面支持力的合力供应；而环绕地球运行的 卫星所需的向心力完全由地球对它的引力供应两个向心力的数值相差许多,如质量为 1kg 的物体在赤道上随地球 自转所需的向心力只有 0.034 N ,而它所受地球引力约为 9.8 N；对应的两个向心加速度的运算方法也不同,譬如放于

7、赤道上的物体随地球自转的向心加速度,式中 T 为地球自转周期,R0为地球半径；卫星绕地球环绕运行的向心加速度,式中 M 为地球质量,r 为卫星与地心的距离；万有引力和天体运动：1基本方法：把天体的运动近似看成匀速圆周运动,其所需向心力都是来自万有引力,即：,应用时依据实际情形选用适当的公式进行分析；2天体质量M 、密度 的估算：r 和周期 T,由得：,测出卫星环绕天体作匀速圆周运动的半径（当卫星绕天体表面运动时,）3卫星绕行速度、角速度、周期与半径的关系：名师归纳总结 （1）由得：,即；（ r 越大, v 越小）第 3 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - -

8、 - - - - （2）由得：学习好资料,即欢迎下载；（ r 越大, 越小）（3）由得：,即；（ r 越大, T 越大）说明：卫星环绕半径 r 与该轨道上的线速度 v、角速度 、周期 T 、向心加速度 a 存在一一对应关系,一旦 r 确定,就 v、 T、a 皆确定,与卫星的质量 m 无关；对于环绕地球运动的卫星,如半径 r 增大,其周期 T 变大,线速度 v、角速度 、向心加速度 a 变小；如半径 r 减小,其周期 T 变小,线速度 v、角速度 、向心加速度 a 增大；4运行速度和发射速度：对于人造地球卫星,由得：,该速度指的是人造地球卫星在轨道上的运行速度,其大小随轨道半径的增大而减小；但由

9、于人造地球卫星发射过程中要克服地球引力做功,势能增大,所以向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难,将卫星发射到离地球越远的轨道上,在地面所需要的发射速度就越大；宇宙速度就是常见的发射速度：（1）第一宇宙速度（环绕速度）：（2）其次宇宙速度（脱离速度）：（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：5卫星的变轨问题：v7.9km s；（地球卫星的最小发射速度）v11.2km s；（卫星摆脱地球束缚的最小发射速度）v16.7km s（卫星摆脱太阳束缚的最小发射速度）卫星绕天体稳固运行时万有引力供应了卫星做圆周运动的向心力；由F 和得：,由此可知轨道半径r 越大,卫星的速度越小；当卫星由于某种缘由速度突然转变时

10、,不再相等,因此就不能再依据来确定 r 的大小； 当时,卫星做近心运动；当时,卫星做离心运动6地球同步卫星：名师归纳总结 （1）所谓地球同步卫星,是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星,T24 小时第 4 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）同步卫星必位于赤道上方学习好资料欢迎下载h 处,且h 是肯定的；证明如下：如图假设卫星在轨道B 上跟着地球的自转同步地作匀速圆周运动,卫星运动的向心力来自地球对它的引力F 引,F引中除用来作向心力的F1外,仍有另一部分F2,由于 F2 的作用将使卫星运行轨道靠向赤道,只有赤道上空,同步卫星才

11、可能在稳固的轨道上运行；由得：（0 为地球自转的角速度）得 hrR0 35800km 是一个定值；（3）环绕速度：在轨道半径肯定的条件下,同步卫星的环绕速度也肯定,且为 v 3.08（ km s）（4）变轨道发射：发射同步卫星,一般不采纳一般卫星的直接发射方法,而是采纳变轨道发射,如图：第一,利用第一级火箭将卫星送到180200km 的高空,然后依靠惯性进入圆停靠轨道（A ）；当到达赤道上空时,其次、三级火箭点火,卫星进入位于赤道平面内的椭圆转移轨道（B）,且轨道的远地点（D）为 35800km ；当到这远地点时,卫星启动发动机,然后转变方向进入同步轨道 求较低；二是发射场的位置不局限在赤道上

12、；C；这种发射方法有两个优点：一是对火箭推力要名师归纳总结 精题精讲例题1. 一火箭内的试验平台上放有测试仪器,火箭启动后以加速度g2 竖直加速上升,达到某高第 5 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载度时,测试仪器对平台的压力减为启动前的 17/18,求此时火箭距地面的高度；（取地球半径 R= 6.4 103km ）解析：在分析物体受力时,要依据详细情形来确定万有引力的影响,此题中,物体所受的万有引力和平台对其支持力 的合力是转变物体运动状态的缘由,讨论方法与动力学分析问题的方法相同；分析仪器受力情形：启动前,仪器是

13、在地面处,所受地球引力亦即重力,此时仪器处于平稳状态,就有：到达待求高度时仪器受到地球引力设为 F2,就：设此时平台支持力为 FN2,对仪器由牛顿其次定律有：由题给条件：由以上各式可得解得点评：天体运动问题也涉及到“超重 ”和“失重 ”现象；例如当卫星进入预定轨道前加速上升以及卫星返回地面时减速下 降,卫星上的物体处于“超重 ”状态,与地面上的升降机里情形完全相同；进入轨道后只在地球引力作用下做圆周运 动时,就显现“ 完全失重 ”,此时,卫星或卫星上的物体所受地球引力全部作为环绕地球运动的向心力,因而不会产 生与其他物体挤压、拉伸等形变成效；因此,卫星所携仪器凡工作原理与重力作用成效有关的,在

14、卫星上均无法使 用,如天平、水银气压计等；例题 2. 把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动,轨道平均半径约为1.5 108km,已知万有引力常量G 6.67 1011N m2/kg 2,就可估算出太阳的质量大约是多少解析：kg？（结果取一位有效数字）名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载题干给出地球轨道半径：r1.5 108km,虽没直接给出地球运转周期数值,但日常学问告知我们：地球绕太阳公转一周为365 天,故周期T 365 24 36003.15 107s 万有引力供应向心力故太阳质量：点评：本方

15、法利用的是卫星运动的有关参量（如r,T）,求出的质量M 是中心天体的,而不是卫星本身质量,同学们应切记这一点；此题要求结果保留一位有效数字,有效数字运算规章告知我们：在代入数据运算时,只要按四舍五入的方法代 入二位（比要求多保留一位）有效数字即可,这样可防止无意义的冗长运算,最终在运算结果中,再按四会五入保 留到所要求的一位即可,望同学们体会运用；例题 3. 某人造卫星距地面h 米,地球半径为R、质量为M ,地面重力加速度为g,万有引力恒量为G（1）分别用h、R、M 、G 表示卫星周期T、线速度v、角速度；（2）分别用h、R、g 表示卫星周期T、线速度v、角速度；解析：（1）依据向心力来自万有

16、引力得：得：,（2）卫星在地球表面上受的万有引力近似等于mg：点评：由得到代入得,在一些天体运行方面的估算题中,常存在一些隐含条件,应加以利用,如在地球表面物体受到地球的引力近似等于重力,地面邻近的重力加速度g9.8m/s；地球自转周期T24h,公转周期T 365 天,月球绕地球运动的周期约为 30 天等；有些基本常识,尽管题目没有明显给出,必要时可以直接应用,如物体在地球表面受到地球的引力近似等于物名师归纳总结 体重力,地球自转周期T24 小时,地球公转周期T365 天；第 7 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载）例

17、题 4. 如下列图, a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的3 颗人造卫星,以下说法正确选项：（A b、c 的线速度大小相等,且大于 a 的速度Bb、c 的向心加速度大小相等,且大于 a 的向心加速度Cc 加速可以追上同一轨道上的 b, b 减速可以等候同一轨道上的 c Da 卫星由于某种缘由,轨道半径缓慢减小,其线速度将变大解析：由于 b、c 在同一轨道上运行,故其线速度大小、加速度大小均相等,又 b、c 轨道半径大于 a 轨道半径,由知 v bvcv a,故 A 选项错；由加速度,可知 abacaa,故 B 选项措；当 c 加速时, c 受的万有引力,故它将偏离原轨道,做离心运动；当

18、 b 减速时, b 受到的万有引力,它将偏离原轨道,而离圆心越来越近,所以无论如何c 追不上 b,b 也等不到c,故 C 选项错；对这一选项,不能用 来分析 b、c 轨道半径的变化情形；对 a 卫星,当它的轨道半径缓慢减小时,在转动一段较短时间内,可近似认为它的轨道半径未变,视作稳固运行,由知, r 减小时 v 逐步增大,故D 选项正确；答案： D 点评：稳固运行的卫星速度变化时,轨道半径会相应地变化,这种情形下速度变化是轨道半径变化的缘由,速度变大,使轨道半径变大,速度减小, 使轨道半径减小；而不同轨道半径上稳固运行卫星的速度与轨道半径不是这样的关系,稳固运行速度随半径的增加而减小；要留意区

19、分两种情形；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载m, b 的单位是s,c 的单例题 5. 地球同步卫星到地心的距离r 可由求出；已知式中a 的单位是位是 ms2,就：（）A a 是地球半径,b 是地球自转的周期,c 是地球表面处的重力加速度；Ba 是地球半径,b 是同步卫星统地心运动的周期,c 是同步卫星的加速度Ca 是赤道周长,b 是地球自转周期,c 是同步卫星的加速度；Da 是地球半径,b 是同步卫星绕地心运动的周期,c 是地球表面处的重力加速度解析：此题题目设计新奇,考查同学对有关同步卫星学问

20、把握的情形以及规律推理、等效变换、分析类比等才能由,可得：与题干中给出的相比需再做进一步处理；考虑到 c 的单位是ms2,是加速度的单位,于是引入重力加速度：式中g 为同步卫星的加速度, r 为同步卫星到地心距离,由两式可得,进而得,明显与选项不符；引入地球表面处的重力加速度g0,由可得与相比, 形式相同,并且符合选项中的要求；对于同步卫星,其绕地心运动的周期与地球自转周期相同；答案： AD 点评：此题不能靠单纯分析量纲来验证结论,各选项都符合量纲,无法求解；要结合同步卫星的学问进行推导,推导的方向是既要符合题目中给出的 形式,又要符合选项的要求；在推导的过程中思路要清晰,量纲要相符、形式要相

21、同,表面上看是一件很难的事,其实只要试几次即可；例题 6. 2000 年 1 月 26 日我国发射了一颗同步卫星,其定点位置与东经 98的经线在同一平面内,如把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经 98和北纬 40,已和地球的半径为 R,地球自转周期为 T,地球表面重力加速度 g（视为常量）和光速 c；试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间；（要求用题给的已知量的符号表示）名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载解析：此题是结合现代科技前沿的实际问题,考查同学多方面的学问和才能；

22、考查的学问有：有关同步卫星的概念和 学问、万有引力定律与匀速圆周运动的动力学方程、重力加速度 g 的打算因素、光的传播等物理内容；与地理的结 合,考查地理经、纬度的概念等；在考查才能方面着重考查同学的空间想象才能、物理问题转化为数学模型的才能 及数学运算才能等；设：地球的质量为 M ,卫星的质量为 m,r 为卫星到地球中心的距离, 为卫星绕地心转动的角速度,由万有引力定律和牛顿定律有：,式中 G 为万有引力恒星,因同步卫星绕地心转动的角速度 与地球自转的角速度相等,有因 得 GM gR2设嘉峪关到同步卫星的距离为 L ,如下列图：由余弦定理得所求时间为由以上各式得点评：名师归纳总结 实际中的问

23、题不是依靠背一两个定律或公式就能解决的,遇到问题第一要在头脑中建立起能反映题目所描述物第 10 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载理情形的空间图景,再把这三维空间图变成可画在纸上的二维图,这一步是解此题的关键,也是对同学空间想象能 力的考查；假如画不出二维图,不行能利用余弦定理得到嘉峪关到卫星的距离与其他量的关系,解物理题往往离不 开作图,要有这方面的意识和养成作图的习惯；其次是对题目表达的情形和过程进行深化分析,情形和过程分析清 楚了,需要哪些规律和公式也就明确了,特殊是对较为复杂的物理过程,更要在分析过程上下功夫

24、,只有真正把过 程分析清晰、分析透彻了,才能保证解题方法正确；拓展：某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观看者,他用天文望远镜观看被太阳光照耀的此卫星；试问,春分那天（太阳光直射赤道）在日落后12h 内有多长时间该视察者看不见此卫星？已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T ,不考虑大气对光的折射；解析：设所求的时间为t,用 m、M 分别表示卫星和地球的质量,r 表示卫星到地心的距离,就依据万有引力定律和圆周运动的学问有：由两式可得卫星到地心的距离：春分时,太阳光直射地球赤道,如下列图,图中圆 E 表示赤道, S 表示卫星, A 表示观看者,O 表示地心,由图可知当卫星

25、 S 绕地心 O 转到图示位置以后（设地球自转是沿图中逆时针方向）,其正下方的观看者将看不 见它；据此再考虑到对称性有：又由以上各式解得：例题7. 两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动,观测得两星中心距离为R,其运动周期为T,求两星的总质量；解析：设两星质量分别为M 1 和 M 2,都绕连线上O 点做周期为T 的圆周运动, 星球 1 和星球 2 到 O 的距离分别为和；由万有引力定律和圆周运动学问及几何条件可得：名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对 M 1：学习好

26、资料欢迎下载,得对 M 2：,得两星球的总质量为：点评：对于 “双星模型 ”肯定要记住角速度相等；例题 8. 在士气 1 号火星探测器着陆的最终阶段,着陆器降落到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来；假设着陆其第一次落到火星地面弹起后,到达最高点时高度为 h,速度方向是水平的,速度大小为 v0,求它其次次落到火星表面时速度的大小,运算时不计火星大气阻力已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为 r,周期为 T,火星可视为半径为 r0 的匀称球体；解析：以 g 表示火星表面邻近的重力加速度,M 表示火星的质量,m 表示为卫星的质量,m 表示火星表面处某一物体的质量,由万有引力定律和圆周运动的学问可得：由两

27、式得：以 v 表示着陆器其次次落到火星表面时的速度,依据机械能守恒定律有：由两式得点评：这题涉及万有引力定律、平抛运动（用机械能守恒定律处理）和卫星的圆周运动,是一个综合“天上 ” 和“地面 ”的问题,处理这样的问题,要把握好卫星环绕中心天体的运动规律和物体只受重力时的运动规律,同时要留意应用联系 “天上 ”和“地面 ”的公式：（黄金代换式）；例题 9. 已知万有引力常是 G,地球半径 R,月球和地球之间的距离 r,同步卫星距地面的高度 h,月球绕地球的运转周期 T 1,地球的自转周期 T2,地球表面的重力加速度 g,某同学依据以上条件,提出一种估算地球质量 M的方法：同步卫星绕地心作圆周运动

28、,由 得（1）请判定上面的结果是否正确,并说明理由,如不正确,请给出正确的解法和结果；（2）请依据已知条件再提出两种估算地质量的方法并解得结果；解析：名师归纳总结 （1）上面结果是错误的,地球的半径R 在运算过程中不能忽视；第 12 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载正确的解法和结果：得（2）方法一；对月球绕地球作圆周运动,由,得方法二：在地面重力近似等于万有引力,由,得点评：物理估算,一般是指依据肯定的物理概念和规律,运用物理方法和近似运算方法,对全部物理量的数量级或物 理量的取值范畴,进行大致的推算；物理估算是一

29、种重要的方法,有的物理问题,在符合精确度的前提下可以用近 似的方法简捷处理；有的物理问题,由于本身条件的特殊性,不需要也不行能进行精确的运算,在这些情形下,估 算就成为一种科学而又有有用价值的特殊方法；估算题中往往告知的已知量很少或者什么量也不告知,解题时就要求我们敏捷地运用一些物理常数,如：重力加速度g、圆周率 、万有引力常量G 等等；拓展：1789 年英国闻名物理学家卡文迪许第一估算出了地球的平均密度；依据你学过的学问,能否知道地球密度的大小；解析：实际此题是要求进行估算,因而如何挖掘题目中的隐含条件是关键,而我们学过的学问中能与地球质量密度相 联系的应第一想到万有引力定律,何况题设中提出

30、了“卡文迪许 ”呢？设地球质量为 M ,地球半径为 R,地球表面的重力加速度为 g,忽视地球自转的影响,依据万有引力定律得： 将地球看成匀称球体： 由 t 得地球的平均密度上式中 、G、 R 和 g 均为常数,将它们的值代入可得：5.5 103 kg/m 3即地球的平均密度为5.5 103 kg/m3；反馈练习一、挑选题 1一艘原先在环绕地球的圆周轨道上运行的飞船,如加速后能够与绕地球运动的另一个圆周轨道上的空间站 对接,就飞船肯定是：（）A 从较高轨道上加速 B从较低轨道上加速 C从同一轨道上加速 D从任意轨道上加速2同步卫星相对地面静止,如同悬在高空中,以下说法中不正确选项：（）A 同步卫

31、星处于平稳状态名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载B同步卫星的速率是唯独的 C同步卫星加速度大小是唯独的 D各国的同步卫星都在同一圆周上运行3海王星是绕太阳运动的一颗行星,它有一颗卫星叫海卫三如将海王星绕太阳的运动和海卫三绕海王星的运动均看作匀速圆周运动,就要运算海王星的质量,需要知道的量是（引力常量G 为已知量）：（）A 海卫三绕海王星运动的周期和半径 B海王星绕太阳运动的周期和半径 C海卫三绕海王星运动的周期和海卫三的质量 D海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量42000 年 10 月 15

32、日,我国利用“神舟五号 ”飞船将宇航员杨利伟送入太空,中国成为继俄、美之后第三个掌 握载人航天技术的国家设杨利伟测出自己绕地球球心做匀速圆周运动的周期为 T,离地面的高度为 H,地球半径 为 R；就依据 T、H、R 和万有引力恒量 G,杨利伟不能运算出下面的哪一项：（）A 地球的质量 B地球的平均密度 C飞船所需的向心力 D飞船线速度的大小5航天英雄杨利伟在乘坐宇宙飞船绕地球运行的过程中,依据科学讨论的需要,要常常转变飞船的运行轨道,这是靠除地球的万有引力外的其他力作用实现的；假设飞船总质量保持不变,开头飞船只在地球万有引力作用下做 匀速圆周运动,就在飞船运行轨道半径减小的过程中：（）A 其他

33、力做负功,飞船的机械能减小 B其他力做正功,飞船的机械能增加 C其他力做正功,飞船的动能增加 D其他力做负功,飞船的动能减小6在某星球表面以初速度 v0 坚直上抛一个物体,如物体只受该星球引力作用,忽视其他力的影响,物体上升 的最大高度为 h,已知该星球的直径为 d,假如要在这个星球上发射一颗绕它运行的卫星,其做匀速圆周运动的最 小周期为：（）A BCD二、论述运算题7晴天晚上,人能观察卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内；一个可看成漫反射体的人造地球卫名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载

34、星的圆形轨道与赤道共面,卫星自西向东运动；春分期间太阳垂直射向赤道,赤道上某处的人在日落后 8h 在西边的地平线邻近恰能看到它,之后极快地变暗而看不到了；已知地球的半径 10 ms2,估算：（答案要求精确到两位有效数字）（1）卫星轨道离地面的高度；（2）卫星的速度大小；R 地6.4 106 m,地面上的重力加速度为8借助于物理学,人们可以明白到无法用仪器直接测定的物理量,使人类对自然界的熟悉更完善；现已知道太阳光经过时间 t0到达地球,光在真空中的传播速度为 c,地球绕太阳的轨道可以近似认为是圆,地球的半径为 R,地球赤道表面的重力加速度为 g,地球绕太阳运转的周期为 T ；试由以上数据及你所

35、知道的物理学问推算太阳的质量 M 与地球的质量 m 之比 M/m 为多大？9在天文学上,太阳的半径、体积、质量和密度都是常用的物理量,利用小孔成像原理和万有引力定律,可以简捷地估算出太阳的密度；在地面上某处,取一个长 l80cm 的圆筒,在其一端封上厚纸,中间扎直径为 1mm的圆孔,另一端封上一张画有同心圆的薄白纸,最小圆的半径为 2.0 mm ,相邻同心圆的半径相差 0.5mm ,当作测量尺度,再用目镜（放大镜）进行观看；把小孔正对着太阳,调整圆筒的方向,使在另一端的薄白纸上可以看到一个圆形光班,这就是太阳的实像,为了使观看成效明显,可在圆筒的观测端蒙上遮光布,形成暗室；如测得光斑的半径为

36、r03.7mm ,试依据以上数据估算太阳的密度（G 6.67 10-11N m2/kg2,一年约为T3.2 107s）反馈练习答案：1答案： B 解析：依据万有引力公式和圆周运动的学问,可知做圆周运动的飞船加速以后将做离心运动,轨道半径增大,由于要克服引力做功,速度不断减小,最终会在更高的轨道上作圆周运动；2答案： A 解析：由于卫星做圆周运动具有向心加速度,故 A 选项不正确；由卫星的受力特点可知其速度、加速度、周期、运行半径存在一对应关系,由于同步卫星的周期是确定的,所以 B、 C、D 选项正确；3答案： A 解析：依据万有引力定律和圆周运动的学问,可知要测出中心天体的质量需要知道环绕天体

37、运动的卫星（或行星）名师归纳总结 的周期和半径,故A 选项正确；第 15 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载4答案： C 解析：地球的质量为M ,就有,由此式可求出M ；再由 可求出地球的平均密度；由,可求出飞船线速度的大小；由于飞船的质量未知,所以无法求出飞船所需的向心力；故应选 C；5答案： A 解析：由万有引力定律和圆周运动的学问,可知要使飞船的轨道减小,必需减小飞船的运动速度,即需要其他力做负功,飞船的机械能减小；6答案： A 解析：该星球的重力加速度：由卫星的运动规律可得：由以上两式可得：7解析：名师归纳总

38、结 从北极沿地轴往下看的地球俯视图如下图所示,设卫星离地高h,Q 点日落后8h 时能看到它反射的阳光日落 8h,Q 点转过的角度设为；第 16 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（1）轨道高（2）由于卫星轨道半径 rR地h2R地 依据万有引力定律,引力与距离的平方成反比,卫星轨道处的重力加速度8解析：地球绕太阳做匀速圆周运动,设运动半径为r,角速度为,有r=ct0 设地球赤道上小物体的质量为 m0,有由以上各式得9解析：设太阳质量为M ,半径为R,体积为 V ,平均密度为,地球质量为m,日地距离为r,由万有引力定律和牛顿运动定律可知由图中的几何关系可近似得到名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载联立解得代入数据得： 1.4 10 3kg/m 3名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 18 页