高三物理一 力与运动 第4讲 力和天体运动.ppt

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1、核心专题突破第一部分第一部分第第4讲力和天体运动讲力和天体运动专题一力与运动专题一力与运动栏目导航2年考情回顾年考情回顾热点题型突破热点题型突破对点规范演练对点规范演练热点题源预测热点题源预测逐题对点特训逐题对点特训2年考情回顾年考情回顾设问设问方式方式卫星的运行卫星的运行 例例(2017全国卷全国卷，19题题)(2017全国卷全国卷，14题题)(2017江苏卷，江苏卷，6题题)(2016全国卷全国卷，17题题)卫星的变轨问题卫星的变轨问题 例例(2016北京卷，北京卷，18题题)(2016天津卷，天津卷，3题题)计算天体的质量计算天体的质量 例例(2017北京卷，北京卷，17题题)审题审题要

2、点要点不论何种天体，要审清其运动是匀速圆周运动，还是椭圆运动或其他的运动，建立正确的运动不论何种天体，要审清其运动是匀速圆周运动，还是椭圆运动或其他的运动，建立正确的运动模型模型.要明确其运动所受的作用力要明确其运动所受的作用力(几个万有引力或其他作用力几个万有引力或其他作用力)要分清题中已知的物理量和未知的物要分清题中已知的物理量和未知的物理量理量有时涉及空间的几何关系，要正确建立几何关系式有时涉及空间的几何关系，要正确建立几何关系式热点题型突破热点题型突破题型一题型一万有引力定律的应用万有引力定律的应用命题规律命题规律万万有有引引力力定定律律的的应应用用一一般般以以选选择择题题形形式式考考

3、查查，命命题题考考查查要要点点是是：(1)重重力力与与万万有有引力的关系的应用；引力的关系的应用；(2)计算重力加速度等等计算重力加速度等等 D 突破点拨突破点拨(1)根据万有引力定律确定两极重力加速度与卫星根据万有引力定律确定两极重力加速度与卫星B向心加速度的关系向心加速度的关系(2)物物体体A的的线线速速度度跟跟同同步步卫卫星星的的线线速速度度关关系系由由vr比比较较；卫卫星星B与与同同步步卫卫星星的的线速度关系要由线速度关系要由G进行比较进行比较【变变式式考考法法】(2017海海南南五五校校模模拟拟)我我国国的的“嫦嫦娥娥奔奔月月”月月球球探探测测工工程程已已经经启启动动，分分“绕绕、落

4、落、回回”三三个个发发展展阶阶段段，探探月月工工程程为为向向更更遥遥远远的的火火星星探探测测做做预预备备工工作作假假设设未未来来我我国国宇宇航航员员乘乘坐坐宇宇宙宙飞飞船船到到达达火火星星表表面面进进行行科科学学观观测测，若若已已知知火火星星自自转转周周期期为为T，宇宇航航员员在在火火星星“北北极极”距距火火星星表表面面附附近近h处处自自由由释释放放一一小小球球(引引力力视视为为恒恒力力)，小小球球落落地时间为地时间为t.已知火星半径为已知火星半径为R，引力常量为，引力常量为G，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()B2(2017湖湖北北松松滋滋三三中中月月考考)由由中中国国科科学学院院、

5、中中国国工工程程院院两两院院院院士士评评出出的的2012年年中中国国十十大大科科技技进进展展新新闻闻，于于2013年年1月月19日日揭揭晓晓，“神神九九”载载人人飞飞船船与与“天天宫宫一一号号”成成功功对对接接和和“蛟蛟龙龙”号号下下潜潜突突破破7 000米米分分别别排排在在第第一一、第第二二若若地地球球半半径径为为R，把把地地球球看看做做质质量量分分布布均均匀匀的的球球体体“蛟蛟龙龙”下下潜潜深深度度为为d，天天宫宫一一号号轨轨道道距距离离地地面高度为面高度为h，“蛟龙蛟龙”号所在处与号所在处与“天宫一号天宫一号”所在处的重力加速度之比为所在处的重力加速度之比为()C3(2017辽辽师师大大

6、附附中中模模拟拟)(多多选选)为为了了探探寻寻金金矿矿区区域域的的位位置置和和金金矿矿储储量量，常常利利用用重重力力加加速速度度反反常常现现象象如如图图所所示示，P点点为为某某地地区区水水平平地地面面上上的的一一点点，假假设设在在P点点正正下下方方有有一一空空腔腔或或密密度度较较大大的的金金矿矿，该该地地区区重重力力加加速速度度的的大大小小就就会会与与正正常常情情况况有有微微小小偏偏离离，这这种种现现象象叫叫做做“重重力力加加速速度度反反常常”如如果果球球形形区区域域内内储储藏藏有有金金矿矿，已已知知金金矿矿的的密密度度为为，球球形形区区域域周周围围均均匀匀分分布布的的岩岩石石密密度度为为0，

7、且且0.又又已已知知引引力力常常量量为为G，球球形空腔体积为形空腔体积为V，球心深度为，球心深度为d(远小于地球半径远小于地球半径)，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()BC题型二题型二天体质量和密度的计算天体质量和密度的计算命题规律命题规律天天体体质质量量和和密密度度的的计计算算是是高高考考的的热热点点命命题题特特点点是是：(1)结结合合星星球球表表面面重重力力加加速速度考查；度考查；(2)结合卫星绕中心天体做圆周运动考查结合卫星绕中心天体做圆周运动考查 1.(多多选选)P1、P2为为相相距距遥遥远远的的两两颗颗行行星星，距距各各自自表表面面相相同同高高度度处处各各有有一一颗颗卫卫星星

8、S1、S2做做匀匀速速圆圆周周运运动动图图中中纵纵坐坐标标表表示示行行星星对对周周围围空空间间各各处处物物体体的的引引力力产产生生的的加加速速度度a，横横坐坐标标表表示示物物体体到到行行星星中中心心的的距距离离r的的平平方方，两两条条曲曲线线分分别别表表示示P1、P2周周围围a与与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同，则的反比关系，它们左端点横坐标相同，则()AP1的平均密度比的平均密度比P2的大的大BP1的的“第一宇宙速度第一宇宙速度”比比P2的小的小CS1的向心加速度比的向心加速度比S2的大的大DS1的公转周期比的公转周期比S2的大的大ACB AS1的质量比的质量比S2的大的大BP1的质量

9、比的质量比P2的大的大CP1的第一宇宙速度比的第一宇宙速度比P2的小的小DP1的平均密度比的平均密度比P2的大的大2(2017湖湖南南长长沙沙一一模模)2016年年11月月17日日12时时41分分，我我国国航航天天员员景景海海鹏鹏、陈陈冬冬踏踏上上返返回回之之旅旅他他们们在在天天宫宫二二号号空空间间实实验验室室已已工工作作生生活活了了30天天创创造造了了中中国国航航天天员员太太空空驻驻留留时时间间的的新新纪纪录录假假设设未未来来的的某某一一天天我我国国宇宇航航员员登登上上某某一一星星球球，测测得得该该星星球球表表面面的的重重力力加加速速度度是是地地球球表表面面重重力力加加速速度度的的2倍倍，而

10、而该该星星球球的的平平均均密密度度与与地地球球的的差差不不多，则该星球质量大约是地球质量的多，则该星球质量大约是地球质量的()A2倍倍B4倍倍C8倍倍D16倍倍C3(2017辽辽宁宁三三校校调调考考)2016年年9月月15日日，“天天宫宫二二号号”空空间间实实验验室室发发射射任任务务取取得得圆圆满满成成功功假假设设“天天宫宫二二号号”绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的轨轨道道距距地地球球表表面面的的高高度度为为2a，绕绕地地球球飞飞行行一一圈圈的的时时间间为为90分分钟钟，“嫦嫦娥娥一一号号”卫卫星星绕绕月月球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的轨轨道道距距月月球球表表面面的的高高度度

11、为为a，绕绕月月球球飞飞行行一一圈圈的的时时间间为为120分分钟钟，已已知知地地球球的的半半径径为为32a，月球半径为，月球半径为9a，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()A“天宫二号天宫二号”运行的速度小于运行的速度小于“嫦娥一号嫦娥一号”运行的速度运行的速度B“天宫二号天宫二号”运行的加速度小于运行的加速度小于“嫦娥一号嫦娥一号”运行的加速度运行的加速度C地球的质量小于月球的质量地球的质量小于月球的质量D地球的平均密度大于月球的平均密度地球的平均密度大于月球的平均密度D题型三题型三卫星运行参量的分析卫星运行参量的分析命题规律命题规律人人造造卫卫星星运运行行参参量量的的分分析析是是高高

12、考考的的热热点点，命命题题规规律律主主要要是是结结合合圆圆周周运运动动规规律律和和万有引力定律进行考查万有引力定律进行考查(1)卫卫星星在在轨轨道道上上运运行行的的线线速速度度、角角速速度度，周周期期等等物物理理量量的的计计算算；(2)比比较较不不同同轨轨道卫星的各物理量的大小；道卫星的各物理量的大小；(3)结合宇宙速度考查结合宇宙速度考查 3极地卫星和近地卫星极地卫星和近地卫星(1)极极地地卫卫星星运运行行时时每每圈圈都都经经过过南南北北两两极极，由由于于地地球球自自转转，极极地地卫卫星星可可以以实实现现全全球覆盖球覆盖(2)近近地地卫卫星星是是在在地地球球表表面面附附近近环环绕绕地地球球做

13、做匀匀速速圆圆周周运运动动的的卫卫星星，其其运运行行的的轨轨道道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为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两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心1.(2017江江苏苏卷卷)(多多选选)“天天舟舟一一号号”货货运运飞飞船船于于2017年年4月月20日日在在文文昌昌航航天天发发射射中中心心成成功功发发射射升升空空与与“天天宫宫二二号号”空空间间实实验验室室对对接接前前，“天天舟舟一一号号”在在距距地地面面约约380 km的圆轨道上飞行，则其的圆轨道上飞行，则其()A角速度小于地球自转角速度角

14、速度小于地球自转角速度B线速度小于第一宇宙速度线速度小于第一宇宙速度C周期小于地球自转周期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向心加速度小于地面的重力加速度BCD突破点拨突破点拨(1)“天舟一号天舟一号”轨道半径小于同步卫星轨道半径轨道半径小于同步卫星轨道半径(2)同步卫星的角速度和周期就是地球自转的角速度和周期同步卫星的角速度和周期就是地球自转的角速度和周期【变变式式考考法法】(2017宁宁夏夏银银川川模模拟拟)我我国国首首颗颗量量子子科科学学实实验验卫卫星星于于2016年年8月月16日日1点点40分分成成功功发发射射量量子子卫卫星星成成功功运运行行后后，我我国国将将在在世世

15、界界上上首首次次实实现现卫卫星星和和地地面面之之间间的的量量子子通通信信，构构建建天天地地一一体体化化的的量量子子保保密密通通信信与与科科学学实实验验体体系系假假设设量量子子卫卫星星轨轨道道在在赤赤道道平平面面，如如图图所所示示已已知知量量子子卫卫星星的的轨轨道道半半径径是是地地球球半半径径的的m倍倍，同同步步卫卫星的轨道半径是地球半径的星的轨道半径是地球半径的n倍，图中倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知点是地球赤道上一点，由此可知()D2(2017福福建建福福州州质质检检)(多多选选)某某人人造造地地球球卫卫星星在在运运行行中中由由于于受受稀稀薄薄空空气气的的阻阻力力作作用用，其其运运行

16、行轨轨道道会会发发生生变变化化某某次次测测量量时时该该卫卫星星的的轨轨道道半半径径为为r1，一一段段时时间间后后再再次次测测量量时时其其轨轨道道半半径径变变为为r2，每每次次测测量量中中卫卫星星的的运运动动可可近近似似看看做做圆圆周周运运动动先先后后测测量时，卫星的角速度、动能、机械能分别为量时，卫星的角速度、动能、机械能分别为1、Ek1、E1、2、Ek2、E2.则则()Ar2r1B21CEk2Ek1DE2E1AD3(2017河河南南郑郑州州预预测测)(多多选选)美美国国在在2016年年2月月11日日宣宣布布“探探测测到到引引力力波波的的存存在在”天天文文学学通通过过观观测测双双星星轨轨道道参

17、参数数的的变变化化来来间间接接验验证证引引力力波波的的存存在在，证证实实了了GW150 914是是两两个个黑黑洞洞并并合合的的事事件件该该事事件件中中甲甲、乙乙两两个个黑黑洞洞的的质质量量分分别别为为太太阳阳质质量量的的36倍倍和和29倍倍，假假设设这这两两个个黑黑洞洞，绕绕它它们们连连线线上上的的某某点点做做圆圆周周运运动动，且且两两个个黑黑洞洞的的间间距距缓缓慢慢减减小小若若该该双双星星系系统统在在运运动动过过程程中中，各各自自质质量量不不变变且且不不受受其其他他星星系系的的影影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是()A甲、乙两个黑洞运行

18、的线速度大小之比为甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为36：29B甲、乙两个黑洞运行的角速度大小始终相等甲、乙两个黑洞运行的角速度大小始终相等C随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小D甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等BC热点题源预测热点题源预测卫星变轨问题卫星变轨问题考向考向预测预测卫星变轨问题是天体运动的经典模型，既考查变轨过程中各运动参量的判断和分析，又能考查变卫星变轨问题是天体运动的经典模型，既考查变轨过程中各运动参量的判断和分析，又能考查变轨过程中的

19、功能分析，是考查学生综合分析能力的重要题型，备受命题者青睐轨过程中的功能分析，是考查学生综合分析能力的重要题型，备受命题者青睐解题解题关键关键(1)明确变轨原因：当卫星由于某种原因速度突然改变时明确变轨原因：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开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万，万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行【预预测测】如如图图甲甲所所示示，一一质质量量为为m的的卫卫星星绕绕地地球球在在椭椭圆圆轨轨道道上上运运转转，运运转转周周期期为为T0，轨轨道道上上的的近近地地点点A到到地地球球球球心心的的距距离离为为a，远地点远地

20、点C到地球球心的距离为到地球球心的距离为b，BD为椭为椭圆圆轨轨道道的的短短轴轴，A、C两两点点的的曲曲率率半半径径均均为为ka(通通过过该该点点和和曲曲线线上上紧紧邻邻该该点点两两侧侧的的两两点点作作一一圆圆，在在极极限限情情况况下下，这这个个圆圆就就叫叫做做该该点点的的曲曲率率圆圆，如如图图乙乙中中的的虚虚线线圆圆，其其半半径径叫做该点的曲率半径叫做该点的曲率半径)若地球的质量为若地球的质量为M，引力常量为，引力常量为G.则则()思维导航思维导航 规范答题规范答题答案答案 D【变变式式考考法法】(2017江江西西三三校校模模拟拟)发发射射地地球球同同步步卫卫星星时时，先先将将卫卫星星发发射

21、射至至近近地地圆圆轨轨道道1，然然后后点点火火，使使其其沿沿椭椭圆圆轨轨道道2运运行行，最最后后再再次次点点火火，将将卫卫星星送送入入同同步步圆圆轨轨道道3，轨轨道道1、2相相切切于于Q点点，轨轨道道2、3相相切切于于P点点，如如图图所所示示，则则以以下下说说法法正正确确的的是是()A要要使使卫卫星星由由圆圆轨轨道道1送送入入圆圆轨轨道道3，需需要要先先在在圆圆轨轨道道1的的Q点点点火加速，再在椭圆轨道点火加速，再在椭圆轨道2的的P点点火减速点点火减速B卫星在轨道卫星在轨道3上的速率有可能大于在轨道上的速率有可能大于在轨道1上的速率上的速率C当当卫卫星星在在椭椭圆圆轨轨道道2上上运运行行时时，在在Q点点的的速速度度一一定定大大于于7.9 km/s/s，而在，而在P P点的速度一定小于点的速度一定小于7.9 km/7.9 km/sD当当卫卫星星在在椭椭圆圆轨轨道道2上上运运行行时时，在在Q点点的的机机械械能能要要大大于于在在P点的机械能点的机械能C适用对象：高中学生制作软件：Powerpoint2003、Photoshop cs3运行环境：WindowsXP以上操作系统