2022年高考物理专练(新高考专用)重难点05 天体运动与人造航天器含答案.pdf

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1、2022 年年高考高考物理物理【热点【热点重点重点难点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 05天体运动与人造航天器天体运动与人造航天器【知识梳理知识梳理】考点一考点一天体质量和密度的计算天体质量和密度的计算1解决天体(卫星)运动问题的基本思路(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即marmvrTmrmrMmG2222)2(2)在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即2RMmGmg(g 表示天体表面的重力加速度)(2)利用此关系可求行星表面重力加速度、轨道处重力加速度：在行星表面重力加速度：2RMmGmg，所以2RMGg 在离地面高为 h 的轨道处重力加速

2、度：2)(hRMmGgm，得2)(hRMGg2天体质量和密度的计算(1)利用天体表面的重力加速度 g 和天体半径 R.由于2RMmGmg，故天体质量GgRM2天体密度：GRgVM43(2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期 T 和轨道半径 r.由万有引力等于向心力，即rTmrMmG22)2(，得出中心天体质量2324GTrM；若已知天体半径 R，则天体的平均密度3233RGTrVM若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径 r 等于天体半径 R，则天体密度23GTVM.可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期 T，就可估算出中心天体的密度【重点归纳重点归纳】1.黄金代换公式(

3、1)在研究卫星的问题中，若已知中心天体表面的重力加速度 g 时，常运用 GMgR2作为桥梁，可以把“地上”和“天上”联系起来由于这种代换的作用很大，此式通常称为黄金代换公式2.估算天体问题应注意三点(1)天体质量估算中常有隐含条件，如地球的自转周期为 24 h，公转周期为 365 天等(2)注意黄金代换式 GMgR2的应用(3)注意密度公式23GT的理解和应用考点二考点二卫星运行参量的比较与运算卫星运行参量的比较与运算1卫星的动力学规律由万有引力提供向心力，marmvrTmrmrMmG2222)2(2卫星的各物理量随轨道半径变化的规律rGMv；3rGM；GMrT32；2rGMa(1)卫星的 a

4、、v、T 是相互联系的，如果一个量发生变化，其它量也随之发生变化；这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定(2)卫星的能量与轨道半径的关系：同一颗卫星，轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大3极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为 7.9 km/s.(3)两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心【重点归纳重点归纳】1利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路(1)一个模型天体(包括卫星)的运动可简化为

5、质点的匀速圆周运动模型(2)两组公式卫星运动的向心力来源于万有引力：marmvrTmrmrMmG2222)2(在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即：2RMmGmg(g 为星体表面处的重力加速度)2卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系减小增大减小减小增大时当半径aTvrrGMaGMrTrGMrGMv2332考点三考点三宇宙速度宇宙速度卫星变轨问题的分析卫星变轨问题的分析1第一宇宙速度 v17.9 km/s，既是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运行的最大环绕速度2第一宇宙速度的两种求法：(1)rmvrMmG212，所以rGMv 1(2)rmvmg21，所以gRv 1.3

6、第二、第三宇宙速度也都是指发射速度4.当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行：(1)当卫星的速度突然增加时，rmvrMmG22，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv 可知其运行速度比原轨道时减小(2)当卫星的速度突然减小时，rmvrMmG22，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv 可知其运行速度比原轨道时增大卫星的发射和回收就是利用这一原理【重点归纳重点归纳】1.处理

7、卫星变轨问题的思路和方法(1)要增大卫星的轨道半径，必须加速；(2)当轨道半径增大时，卫星的机械能随之增大2.卫星变轨问题的判断：(1)卫星的速度变大时，做离心运动，重新稳定时，轨道半径变大(2)卫星的速度变小时，做近心运动，重新稳定时，轨道半径变小(3)圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的速度大，向心加速度相同.3.特别提醒:“三个不同”(1)两种周期自转周期和公转周期的不同(2)两种速度环绕速度与发射速度的不同，最大环绕速度等于最小发射速度(3)两个半径天体半径 R 和卫星轨道半径 r 的不同【限时检测】【限时检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)一、单项选择题：一、单项选择

8、题：本题共本题共 4 小题小题。1嫦娥五号(Change5)是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，为中国探月工程的收官之战，2020 年 11 月 29 日，嫦娥五号从椭圆环月轨道变轨为圆形环月轨道，对应的周期为 T，离月面高度为 h，已知月球半径为 R，万有引力常量为 G，则月球的密度为()A23GTB24GTC3233RhGT RD3234RhGT R2我国已于 2011 年 9 月末发射“天宫一号”目标飞行器，11 月初发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”实现成功对接。某同学为此画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动时的假想图如图所示，A 代表“天宫一号”，B 代表“神

9、舟八号”，虚线为各自的轨道。由此假想图，可以判定()A“天宫一号”的运行速率等于“神舟八号”的运行速率B“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期C“天宫一号”的向心加速度小于“神舟八号”的向心加速度D“天宫一号”的角速度大于“神舟八号”的角速度3迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“Gl581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0到40之间，质量是地球的 6 倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为 13 个地球日。“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则()A在该

10、行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B该行星与恒星“Gliese581”的距离是地日距离的13365倍C如果人到了该行星，其体重是地球上的223倍D该行星的平均密度是地球的平均密度的 4 倍4北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球定位和卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。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 三颗卫星均做匀速圆周运动，轨道半径abcrrr。其中 a 为地球静止同步卫星。下列说法正确的是()Ac 在运动过程中可能会经过北京上空Bb 的周期可能大于地球的自转周期

11、Ca 的动能一定等于 b 的动能Da、b 的线速度一定相等二、多项选择题：二、多项选择题：本题共本题共 2 小题小题。5中国科学院云南天文台研究人员在对密近双星半人马座 V752 进行观测和分析研究时，发现了一种特殊双星轨道变化的新模式，这种周期的突变有可能是受到了来自其伴星双星的动力学扰动，从而引起了两子星间的物质交流，周期开始持续增加。若小质量子星的物质被吸引而转移至大质量子星上(两子星质量和恒定)，导致周期增大为原来的 k 倍，则下列说法正确的是()A两子星间的万有引力增大B两子星的间距增大为原来的 232k倍C两子星间的万有引力减小D两子星的间距增大为原来的32k倍62020 年 11

12、 月 24 日凌晨，我国发射了“嫦娥五号”登月探测器。“嫦娥三号”由地月转移轨道到环月轨道飞行的示意图如图所示，P 点为变轨点，则“嫦娥三号”()A经过 P 点的速率，轨道 1 的一定大于轨道 2 的B经过 P 点的加速度，轨道 1 的一定大于轨道 2 的C运行周期，轨道 1 的一定大于轨道 2 的D从地月转移轨道经过 P 点需要点火减速才能变轨进入圆轨道 1三、解答题三、解答题：本题共：本题共 2 小题小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。答

13、案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。7如图所示，一个质量为 M 的匀质实心球，半径为 R。如果通过球心挖去一个直径为 R 的小实心球，然后置于相距为 d 的地方，试计算空心球与小实心球之间的万有引力。82019 年 1 月 3 日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面东经 177.6 度、南纬 45.5 度附近的预选着陆区，并传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了月球背面的神秘面纱。假设月球的质量均匀分布，有一宇航员站在月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 落回原点，已知月球半径为 R，万有引力常量为 G，求：(1)月球表面的重力加

14、速度 g；(2)月球的平均密度；(3)绕月球表面附近做匀速圆周运动的探测器的速率 v。高考高考物理物理【热点【热点重点重点难点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 05天体运动与人造航天器天体运动与人造航天器【知识梳理知识梳理】考点一考点一天体质量和密度的计算天体质量和密度的计算1解决天体(卫星)运动问题的基本思路(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即marmvrTmrmrMmG2222)2(2)在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即2RMmGmg(g 表示天体表面的重力加速度)(2)利用此关系可求行星表面重力加速度、轨道处重力加速度：在行星表面重力加

15、速度：2RMmGmg，所以2RMGg 在离地面高为 h 的轨道处重力加速度：2)(hRMmGgm，得2)(hRMGg2天体质量和密度的计算(1)利用天体表面的重力加速度 g 和天体半径 R.由于2RMmGmg，故天体质量GgRM2天体密度：GRgVM43(2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期 T 和轨道半径 r.由万有引力等于向心力，即rTmrMmG22)2(，得出中心天体质量2324GTrM；若已知天体半径 R，则天体的平均密度3233RGTrVM若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径 r 等于天体半径 R，则天体密度23GTVM.可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的

16、周期 T，就可估算出中心天体的密度【重点归纳重点归纳】1.黄金代换公式(1)在研究卫星的问题中，若已知中心天体表面的重力加速度 g 时，常运用 GMgR2作为桥梁，可以把“地上”和“天上”联系起来由于这种代换的作用很大，此式通常称为黄金代换公式2.估算天体问题应注意三点(1)天体质量估算中常有隐含条件，如地球的自转周期为 24 h，公转周期为 365 天等(2)注意黄金代换式 GMgR2的应用(3)注意密度公式23GT的理解和应用考点二考点二卫星运行参量的比较与运算卫星运行参量的比较与运算1卫星的动力学规律由万有引力提供向心力，marmvrTmrmrMmG2222)2(2卫星的各物理量随轨道半

17、径变化的规律rGMv；3rGM；GMrT32；2rGMa(1)卫星的 a、v、T 是相互联系的，如果一个量发生变化，其它量也随之发生变化；这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定(2)卫星的能量与轨道半径的关系：同一颗卫星，轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大3极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为 7.9 km/s.(3)两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心【重点归纳重点归纳】1利用万有引

18、力定律解决卫星运动的一般思路(1)一个模型天体(包括卫星)的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型(2)两组公式卫星运动的向心力来源于万有引力：marmvrTmrmrMmG2222)2(在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即：2RMmGmg(g 为星体表面处的重力加速度)2卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系减小增大减小减小增大时当半径aTvrrGMaGMrTrGMrGMv2332考点三考点三宇宙速度宇宙速度卫星变轨问题的分析卫星变轨问题的分析1第一宇宙速度 v17.9 km/s，既是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运行的最大环绕速度2第一宇宙速度的两种求法：(1)rmv

19、rMmG212，所以rGMv 1(2)rmvmg21，所以gRv 1.3第二、第三宇宙速度也都是指发射速度4.当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行：(1)当卫星的速度突然增加时，rmvrMmG22，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv 可知其运行速度比原轨道时减小(2)当卫星的速度突然减小时，rmvrMmG22，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv 可知其运行速度比

20、原轨道时增大卫星的发射和回收就是利用这一原理【重点归纳重点归纳】1.处理卫星变轨问题的思路和方法(1)要增大卫星的轨道半径，必须加速；(2)当轨道半径增大时，卫星的机械能随之增大2.卫星变轨问题的判断：(1)卫星的速度变大时，做离心运动，重新稳定时，轨道半径变大(2)卫星的速度变小时，做近心运动，重新稳定时，轨道半径变小(3)圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的速度大，向心加速度相同.3.特别提醒:“三个不同”(1)两种周期自转周期和公转周期的不同(2)两种速度环绕速度与发射速度的不同，最大环绕速度等于最小发射速度(3)两个半径天体半径 R 和卫星轨道半径 r 的不同【限时检测】【限时

21、检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)一、单项选择题：一、单项选择题：本题共本题共 4 小题小题。1嫦娥五号(Change5)是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，为中国探月工程的收官之战，2020 年 11 月 29 日，嫦娥五号从椭圆环月轨道变轨为圆形环月轨道，对应的周期为 T，离月面高度为 h，已知月球半径为 R，万有引力常量为 G，则月球的密度为()A23GTB24GTC3233RhGT RD3234RhGT R【答案】C【详解】由万有引力提供向心力可得2224()()GMmm RhRhT解得，月球的质量为2324()RhMGT则月球的密度为32333()43MMRhVGT

22、 RR故选 C。2我国已于 2011 年 9 月末发射“天宫一号”目标飞行器，11 月初发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”实现成功对接。某同学为此画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动时的假想图如图所示，A 代表“天宫一号”，B 代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道。由此假想图，可以判定()A“天宫一号”的运行速率等于“神舟八号”的运行速率B“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期C“天宫一号”的向心加速度小于“神舟八号”的向心加速度D“天宫一号”的角速度大于“神舟八号”的角速度【答案】C【详解】A根据万有引力提供向心力22MmvGmrr解得GMvr由于天宫一号的轨道半径大，所以“

23、天宫一号”的运行速率小于“神舟八号”的运行速率，故 A 错误；B根据万有引力提供向心力2224MmGmrrT解得234rTGM由于天宫一号的轨道半径大，所以“天宫一号”的周期大于“神舟八号”的周期，故 B 错误；C根据万有引力提供向心力2MmGmar解得2MaGr由于天宫一号的轨道半径大，所以“天宫一号”的向心加速度小于“神舟八号”的向心加速度，故 C 正确；D根据万有引力提供向心力22MmGmrr解得3GMr由于天宫一号的轨道半径大，所以“天宫一号”的角速度小于“神舟八号”的角速度，故 D 错误。故选 C。3迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的

24、行星“Gl581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0到40之间，质量是地球的 6 倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为 13 个地球日。“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则()A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B该行星与恒星“Gliese581”的距离是地日距离的13365倍C如果人到了该行星，其体重是地球上的223倍D该行星的平均密度是地球的平均密度的 4 倍【答案】C【详解】A卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由万有引力提供向心力22MmvGmRR解得GMvRM

25、是行星的质量，R 是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为6=2:11.5GMGMvvRR行地：故 A 错误；B据万有引力提供向心力2224MmGmrRT解得2324GMTr行星“G1-58lc”公转周期为 13 个地球日。将已知条件代入解得：行星“G1-58lc”的轨道半径与地球轨道半径2320.3113365Grr行日地：故 B 错误；C万有引力近似等于重力2MmGmgR可得该行星表面与地球表面重力加速度之比为2268:31.5GMGMRggR行地：所以如果人到了该行星，其体重是地球上的223倍，故 C 正确；D球的平均密度为343MMVR地地地地行星的平均密度343MMVR行行

26、行行代入数据可得16:9行地：故 D 错误。故选 C。4北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球定位和卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。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 三颗卫星均做匀速圆周运动，轨道半径abcrrr。其中 a 为地球静止同步卫星。下列说法正确的是()Ac 在运动过程中可能会经过北京上空Bb 的周期可能大于地球的自转周期Ca 的动能一定等于 b 的动能Da、b 的线速度一定相等【答案】A【详解】A由图可知，c 为极地轨道卫星，所以 c 在运动过程中可能会经

27、过北京上空。故 A 正确；B卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有2224MmGmrrT整理，得234rTGM又因为abrra 为地球静止同步卫星，所以 b 的周期等于地球的自转周期。故 B 错误；C由题意可知，卫星的质量关系未知，所以 a 的动能不一定等于 b 的动能。故 C 错误；D卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有22MmvGmrr整理，得GMvr故 a、b 的线速度大小一定相等，但方向不相同。故 D 错误。故选 A。二、多项选择题：二、多项选择题：本题共本题共 2 小题小题。5中国科学院云南天文台研究人员在对密近双星半人马座 V752 进行观测和分析研究时，发现了一种特殊双

28、星轨道变化的新模式，这种周期的突变有可能是受到了来自其伴星双星的动力学扰动，从而引起了两子星间的物质交流，周期开始持续增加。若小质量子星的物质被吸引而转移至大质量子星上(两子星质量和恒定)，导致周期增大为原来的 k 倍，则下列说法正确的是()A两子星间的万有引力增大B两子星的间距增大为原来的 232k倍C两子星间的万有引力减小D两子星的间距增大为原来的32k倍【答案】CD【详解】BDm1m2，在质量未转移前有2212112222200044m mGmrmrRTTr1r2R0联立解得G1220mmRR02024T同理，质量转移后有1122211221222()()44()()mm mmGmmrm

29、mrRTTr11r21R联立解得G122mmRR224T又TkT0解得R32kR0B 项错误，D 项正确；AC质量未转移时万有引力为F=G1220m mR质量转移后万有引力为F=G212()()mm mmRG212122()()m mmmmmR 比较可得两子星间的万有引力减小了，A 项错误，C 项正确。故选 CD。62020 年 11 月 24 日凌晨，我国发射了“嫦娥五号”登月探测器。“嫦娥三号”由地月转移轨道到环月轨道飞行的示意图如图所示，P 点为变轨点，则“嫦娥三号”()A经过 P 点的速率，轨道 1 的一定大于轨道 2 的B经过 P 点的加速度，轨道 1 的一定大于轨道 2 的C运行周

30、期，轨道 1 的一定大于轨道 2 的D从地月转移轨道经过 P 点需要点火减速才能变轨进入圆轨道 1【答案】ACD【详解】A“嫦娥三号”经过 P 点时由轨道 1 变轨到轨道 2 需要减速，故轨道 1 的速率一定大于轨道 2 的，选项 A 正确；B由2GMar可知，轨道 1 在 P 点的加速度一定等于轨道 2 在 P 点的加速度，故 B 错误；C由开普勒定律可知，轨道 1 的运行周期一定大于轨道 2 的，选项 C 正确；D从地月转移轨道经过 P 点需要点火减速才能变轨进入圆轨道 1，选项 D 正确；故选 ACD。三、解答题三、解答题：本题共：本题共 2 小题小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和

31、重要的演算步骤。只写出最后。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。7如图所示，一个质量为 M 的匀质实心球，半径为 R。如果通过球心挖去一个直径为 R 的小实心球，然后置于相距为 d 的地方，试计算空心球与小实心球之间的万有引力。【答案】2222816(2)GMGMadR【分析】实心球挖去一个半径为2R的小实心球后，质量分布不均匀。因此挖去小实心球剩余的部分，不能看成质量集中于球心的质点，直接求空心球和小实心球之间的万有引力很困难。【详解】假设用与挖

32、去的小实心球完全相同的球填补挖去的位置，则空心球变成一个实心球，可看作质量集中于球心的质点，则大、小实心球之间的万有引力为FG2Mmd小实心球的质量为m4332R1843R318M代入上式得FG228Md填入的小实心球与挖去的小实心球之间的万有引力为F1G22()2mRd 164221()2GMdR2216(2)GMdR设空心球与小实心球之间的万有引力为 F2，则有 FF1F2因此，空心球与小实心球之间的万有引力为F2FF1228GMd2216(2)GMdR82019 年 1 月 3 日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面东经 177.6 度、南纬 45.5 度附近的预选着陆区，并传回了世界第一

33、张近距离拍摄的月背影像图，揭开了月球背面的神秘面纱。假设月球的质量均匀分布，有一宇航员站在月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 落回原点，已知月球半径为 R，万有引力常量为 G，求：(1)月球表面的重力加速度 g；(2)月球的平均密度；(3)绕月球表面附近做匀速圆周运动的探测器的速率 v。【答案】(1)02vgt；(2)032vGtR；(3)02v Rvt【详解】(1)在月球表面做竖直上抛运动，则02tvg02vgt(2)月球表面2GMmmgR343MMVR343VR解得月球的平均密度032vGtR(3)探测器绕月球做圆周运动由万有引力提供向心力：2vmgmR

34、探测器的速率02v Rvt高考高考物理物理【热点【热点重点重点难点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 06功和能功和能【知识梳理知识梳理】考点一考点一功能关系功能关系功能量的变化合外力做正功动能增加重力做正功重力势能减少弹簧弹力做正功弹性势能减少电场力做正功电势能减少其他力(除重力、弹力外)做正功机械能增加功能关系的应用功能关系的应用1在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析2只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析3只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析4只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析

35、【重点归纳重点归纳】1、功能关系问题的解答技巧对各种功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系：(1)重力的功等于重力势能的变化，弹力的功等于弹性势能的变化；(2)合外力的功等于动能的变化；(3)除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化。运用功能关系解题时，应弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、弹力外的力做什么功，从而判断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化。考点二考点二摩擦力做功摩擦力做功的特点及传送带中的能量问题摩擦力做功摩擦力做功的特点及传送带中的能量问题1静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。(2)相互作用的一对静摩擦力做功的

36、代数和总等于零(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能2滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：机械能全部转化为内能；有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能(3)摩擦生热的计算：QFfs 相对其中 s 相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程深化拓展从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量3传送带模型的能量问题(1)模型条件传送带匀速或加速运动物体以初速度 v0滑上传送带或轻轻

37、放于传送带上，物体与传送带间有摩擦力物体与传送带之间有相对滑动(2)模型特点若物体轻轻放在匀速运动的传送带上，物体一定要和传送带之间产生相对滑动，物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力若物体静止在传送带上，与传送带一起由静止开始加速，如果动摩擦因数较大，则物体随传送带一起加速；如果动摩擦因数较小，则物体将跟不上传送带的运动，相对传送带向后滑动若物体与水平传送带一起匀速运动，则物体与传送带之间没有摩擦力；若传送带是倾斜的，则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用(3)功能关系功能关系分析：WFEkEpQ对传送带的功 WF和产生的内能 Q 的理解：传送带的功：WFFx传产生的内能 QFfx相对【限时检测

38、】【限时检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)一、单项选择题：一、单项选择题：本题共本题共 4 小题小题。1如图所示，质量为 m 的物体(可视为质点)以某一速度从 A 点冲上倾角为 30的固定斜面，其减速运动的加速度为34g，此物体在斜面上能够上升的最大高度为 h，则在这个过程中物体()A机械能损失了12mghB重力势能减少了mghC动能损失了 mghD克服摩擦力做功14mgh2如图，小物块 B 放在足够长的木板 A 上，A 放在光滑的水平面上。若0t 时刻 A、B 均以大小为02m/sv 的初速度水平向右运动，同时 A 受到大小为12N，方向水平向右的恒力 F 作用，已知A 与 B 之

39、间的动摩擦因数为 0.2，A、B 的质量分别为4kg、1kg，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取210m/sg。则02s内，下列说法正确的是()AA、B 相对静止BA 的加速度大小为22m/sCA 的位移大小为9mD系统因摩擦产生的热量为18J3如图所示，某滑草场有两个坡度不同的斜草面 AB 和 AB(均可看作斜面)。质量不同的甲、乙两名游客先后乘坐同一滑草板从 A 点由静止开始分别沿 AB 和 AB滑下，最后都停在水平草面上，斜草面和水平草面平滑连接，滑草板与草面之间的动摩擦因数处处相同，下列说法正确的是()A甲沿斜面下滑的时间比乙沿斜面下滑的时间长B甲、乙在斜面上下滑过程中合外力冲量相同C甲沿

40、斜面下滑过程中克服摩擦力做的功比乙的大D甲、乙最终停在水平草面上的同一位置4一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 5 s 内做匀加速直线运动，5 s 末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其 vt 图像如图所示。已知汽车的质量为 m=1103kg，汽车受到地面的阻力为车重的 0.1 倍，g 取 10 m/s2，则以下说法正确的是()A汽车在前 5 s 内的牵引力为 5102NB汽车速度为 25 m/s 时的加速度为 5 m/s2C汽车的额定功率为 100 kWD汽车的最大速度为 80 m/s二、多项选择题：二、多项选择题：本题共本题共 2 小题小题。5 一根足够长的圆管倾斜固定在地面上，与

41、水平面倾角30，管内有一劲度系数为10N/mk 轻质弹簧，弹簧上下端分别连有质量可以忽略的活塞和质量为0.2kgm 的光滑小球(小球直径略小于管径)，已知活塞与管壁间的最大静摩擦力1.5Nf，弹簧从自然长度开始伸长x的过程中平均弹力为12Fkx，滑动摩擦力等于最大静摩擦力，210m/sg。当弹簧处于自然长度时由静止释放小球，在小球第一次运动到最低点的过程中，下列说法不正确的是()A当小球运动到最低点时，弹簧的弹性势能为0.1125JB小球先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动直到静止C弹簧的最大伸长量为0.14mD活塞克服摩擦力做功大小为0.0375J6如图所示，足够长的水平传送带

42、以速度 v 沿逆时针方向传动，传送带的左端与光滑圆弧轨道底部平滑连接，圆弧轨道上的 A 点与圆心等高，一小物块从 A 点由静止滑下，再滑上传送带，经过一段时间又返回圆弧轨道，返回圆弧轨道时小物块恰好能到达 A 点，则下列说法正确的是()A圆弧轨道的半径一定是22vgB若减小传送带速度，则小物块可能到达不了 A 点C若增大传送带速度，则小物块有可能经过圆弧轨道的最高点D不论传送带速度增大到多大，小物块都不可能到达圆弧轨道的最高点三、解答题三、解答题：本题共：本题共 2 小题小题。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出

43、最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。7如图所示，从 A 点以某一水平速度 v0抛出质量 m=1kg 的小物块(可视为质点)，当物块运动至 B点时，恰好沿切线方向进入圆心角BOC=37的光滑圆弧轨道 BC，经圆弧轨道后滑上与 C 点等高、静止在粗糙水平面上的长木板上，圆弧轨道 C 端的切线水平。已知长木板的质量 M=4kg，A、B 两点距 C 点的高度分别为 H=0.6m、h=0.15m，圆弧轨道半径 R=0.75m，物块与长木板间动摩擦因数1=0.7，长木板与地面间动摩擦因数2=0.2，g=10m/s2

44、，sin37=0.6，cos37=0.8，求：(1)小物块在 B 点时的速度大小；(2)小物块滑动至 C 点时，对圆弧轨道的压力大小；(3)长木板至少为多长，才能保证小物块不滑出长木板(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。8如图所示，可视为质点的质量为 m=0.2kg 的小滑块静止在水平轨道上的 A 点，在水平向右的恒定拉力 F=4N 的作用下，从 A 点开始做匀加速直线运动，当其滑行到 AB 的中点时撤去拉力，滑块继续运动到 B 点后进入半径为 R=0.3m 且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从 C处的出口出来后向 D 点滑动，D 点右侧有一与 CD 等高的传送带紧靠 D 点，并以

45、恒定的速度 v=3m/s顺时针转动。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的 3 倍，水平轨道 CD 的长度为 l2=2.0m，小滑块与水平轨道 ABCD 间的动摩擦因数为1=0.2，与传送带间的动摩擦因数2=0.5，传送带的长度 L=0.4m，重力加速度 g=10m/s2。求：(1)水平轨道 AB 的长度 l1；(2)若水平拉力 F 大小可变，要使小滑块能到达传送带左侧的 D 点，则 F 应满足什么条件；(3)若在 AB 段水平拉力 F 的作用距离 x 可变，试求小滑块到达传送带右侧 E 点时的速度 v 与水平拉力 F 的作用距离 x 的关系。高考高考物理物理【热点【热

46、点重点重点难点】专练难点】专练(新高考专用新高考专用)重难点重难点 06功和能功和能【知识梳理知识梳理】考点一考点一功能关系功能关系功能量的变化合外力做正功动能增加重力做正功重力势能减少弹簧弹力做正功弹性势能减少电场力做正功电势能减少其他力(除重力、弹力外)做正功机械能增加功能关系的应用功能关系的应用1在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析2只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析3只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析4只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析【重点归纳重点归纳】1、功能关系问题的解答技巧对各种

47、功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系：(1)重力的功等于重力势能的变化，弹力的功等于弹性势能的变化；(2)合外力的功等于动能的变化；(3)除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化。运用功能关系解题时，应弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、弹力外的力做什么功，从而判断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化。考点二考点二摩擦力做功摩擦力做功的特点及传送带中的能量问题摩擦力做功摩擦力做功的特点及传送带中的能量问题1静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互

48、转移，不会转化为内能2滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：机械能全部转化为内能；有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能(3)摩擦生热的计算：QFfs 相对其中 s 相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程深化拓展从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量3传送带模型的能量问题(1)模型条件传送带匀速或加速运动物体以初速度 v0滑上传送带或轻轻放于传送带上，物体与传送带间有摩擦力物体与传送带之间

49、有相对滑动(2)模型特点若物体轻轻放在匀速运动的传送带上，物体一定要和传送带之间产生相对滑动，物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力若物体静止在传送带上，与传送带一起由静止开始加速，如果动摩擦因数较大，则物体随传送带一起加速；如果动摩擦因数较小，则物体将跟不上传送带的运动，相对传送带向后滑动若物体与水平传送带一起匀速运动，则物体与传送带之间没有摩擦力；若传送带是倾斜的，则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用(3)功能关系功能关系分析：WFEkEpQ对传送带的功 WF和产生的内能 Q 的理解：传送带的功：WFFx传产生的内能 QFfx相对【限时检测】【限时检测】(建议用时：建议用时：30 分钟分钟)

50、一、单项选择题：一、单项选择题：本题共本题共 4 小题小题。1如图所示，质量为 m 的物体(可视为质点)以某一速度从 A 点冲上倾角为 30的固定斜面，其减速运动的加速度为34g，此物体在斜面上能够上升的最大高度为 h，则在这个过程中物体()A机械能损失了12mghB重力势能减少了 mghC动能损失了 mghD克服摩擦力做功14mgh【答案】A【详解】AD设物体所受的摩擦力大小为 f，根据牛顿第二定律得mgsin30+f=ma解得14fmg所以克服摩擦力做功为11sin3024fhWmgmgh则机械能损失了12mgh，故 A 正确，D 错误；B物体在斜面上能够上升的最大高度为 h，克服重力做功