【物理】2018届二轮复习 万有引力定律 学案（全国通用）

【物理】2018届二轮复习 万有引力定律 学案（全国通用）

第一部分 名师综述 万有引力定律是高考的必考内容，也是高考命题的一个热点内容。考生要熟练掌握该定律的内容，还要知道其主要应用，要求能够结合该定律与牛顿第二定律估算天体质量、密度、计算天体间的距离（卫星高度）、以及分析卫星运动轨道等相关问题。由于高考计算题量减少，故本节命题应当会以选择题为主，难度较以前会有所降低。本章核心内容突出，主要考察人造卫星、宇宙速度以及万有引力定律的综合应用，与实际生活、新科技等结合的应用性题型考查较多。‎ 第二部分 精选试题 ‎1、【2017·辽宁省本溪市高级中学、大连育明高级中学、大连二十四中高三联合模拟考试】如图所示，A为置于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点，已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对地心，下列说法中错误的是： （ ）‎ A．卫星C的运行速度大于物体A的速度 B．物体A和卫星C具有相同大小的加速度 C．卫星B运动轨迹的半长轴与卫星C运动轨迹的半径相同 D．卫星B在P点的加速度大小与卫星C在该点的加速度大小相等 ‎【答案】B 半径相同，所以卫星B在P点的加速度大小与卫星C在该点的加速度大小相等 ‎，故B错误D正确；由开普勒第三定律可知：，则卫星B运动轨迹的半长轴与卫星C运动轨迹的半径相等，故C正确；‎ ‎【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算 ‎2、【2017·湖北省部分重点中学高三新考试大纲适应性考试】如图所示，由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年启动，拟采用三颗全同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形阵列，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，对一个周期仅有5.4分钟的超紧凑双白矮里系统RXJ0806.3+1527产生的引力波进行探测。若地球近地卫星的运行周期为，则三颗全同卫星的运行周期最接近： （ ）‎ A．40T0 B．50T0 C．60T0 D．70T0‎ ‎【答案】C ‎【名师点睛】此题考查了开普勒行星运动第三定律的应用；注意同是地球的卫星，则满足的关系。‎ ‎3、【2017·天津市和平区高三上学期期末质量调查】中国航天局在2015年年底发射了高分四号卫星，这是中国首颗地球同步轨道高时间分辨率对地观测卫星；如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体；B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是高分四号卫星．则下列关系正确的是： （ ）‎ A．物体A随地球自转的角速度大于卫星B的角速度 B．卫星B的线速度小于卫星C的线速度 C．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度 D．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期 ‎【答案】C ‎【解析】地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωA=ωC，根据万有引力提供向心力解得：，所以卫星B的角速度大于卫星C角速度，所以物体A随地球自转的角速度小于卫星B的角速度，故A错误；，所以卫星B的线速度大于卫星C的线速度，故B错误；‎ 根据a=ω2r，物体A随地球自转的加速度小于卫星C的加速度，故C正确；地球赤道上的物体与同步卫星C有相同的角速度，所以物体A随地球自转的周期等于卫星C的周期，故D错误；故选C．‎ ‎【名师点睛】地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期，根据v=rω，a=rω2比较线速度的大小和向心加速度的大小，根据万有引力提供向心力比较b、c的线速度、角速度、周期和向心加速度大小。‎ ‎4、【2017·长春外国语学校高三上学期期末考试】（多选）宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上，用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g0表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，N表示人对台秤的压力，则关于g0、N下面正确的是： （ ）‎ A．g0=0 B．g0=g C．N=0 D．N=mg ‎【答案】BC ‎【名师点睛】该题考查万有引力的应用以及卫星的速度，运用黄金代换式求出问题是考试中常见的方法．‎ ‎5、【2017·广东省佛山市第一中学高三上学期第二次段考】如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时所用时间为1 h，则下列说法正确的是： （ ）‎ ‎60°‎ 北极 南极 地球 A．该卫星与同步卫星的运行半径之比为1 ：4‎ B．该卫星与同步卫星的运行速度之比为1 ：2‎ C．该卫星的运行速度一定大于7．9 km／s D．该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能[ ]‎ ‎【答案】A ‎【解析】卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时，偏转的角度是120°，刚好为运动周期的T，所以卫星运行的周期为3t，同步卫星的周期是24h，由 得：，所以：．故A正确；由得：．故B错误；7.9km/s是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以该卫星的运行速度一定小于7.9km/s．故C错误；由于不知道卫星的质量关系，故D错误．故选A。‎ ‎【名师点睛】该题考查人造卫星与同步卫星的关系，灵活运动用重力和万有引力相等以及万有引力提供圆周运动的向心力是解决本题的关键。‎ ‎6、【2017·山东省枣庄市高三上学期期末质量检测】（多选）2016年10月17日，我国“神舟十一号”载人飞船在酒泉发射中心顺利升空；10月19日凌晨，绕地运行30多圈后与“天宫二号”实验室成功实现自动对接；11月18日14时07分，两名航天员在完成各项试验任务后乘坐返回舱安全顺利返回；本次太空征程首次将人类以外的生物带上太空，并创造了中国航天员在太空驻留时间新纪录；对此，以下说法正确的是： （ ）‎ A．两名航天员进入空间试验室后，将不再受到地球的万有引力 B．“神舟十一号”载人飞船必须在“天空二号”的轨道上，再加速才能实现对接 C．对接后，“神舟十一号”飞船的向心加速度大于月球的向心加速度 ‎ D．“天宫二号”空间实验室在轨运行的线速度大于地球同步卫星运动的线速度 ‎【答案】CD ‎【名师点睛】本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的前提与关键，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题。‎ ‎7、【2017·株洲市高三教学质量统一检测】（多选）2016年10月19日凌晨“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实施自动交会对接。如图所示，已知“神舟十一号”“天宫二号”对接后，组合体在时间t内沿圆周轨道绕地球转过的角度为θ，组合体轨道半径为r，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。则： （ ）‎ A．可求出地球的质量 B．可求出地球的平均密度 C．可求出组合体的做圆周运动的线速度 D．可求出组合体受到地球的万有引力 ‎【答案】ABC ‎【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式 在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算.‎ ‎8、【2017·重庆市高三上学期（一诊）期末测试】（多选）如图所示，a、b两个飞船在同一平面内，在不同轨道绕某行星顺时针做匀速圆周运动。若已知引力常量为G，a、b两飞船距该行星表面高度分别为h1、h2(h1

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