2022届高考物理人教版一轮复习课件：第四章第4讲万有引力与航天（第二课时）

2022届物理一轮复习 第四章第4讲　万有引力与航天 第二课时 高三物理组 考点二　万有引力定律的理解及应用 师生共研 题型1|万有引力的计算 例1 [2020·全国卷Ⅰ，15]火星的质量约为地球质量的1/10，半径约为地球半径的1/2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为(　　) A．0.2　　　　B．0.4　　　　C．2.0　　　　D．2.5 解析：设物体的质量为m，地球的质量为M地，地球半径为R地，地球对该物体的引力大小为F地，火星的质量为M火，火星半径为R火，火星对该物体的引力大小为F火．根据万有引力定律得F地＝，F火＝，根据题意知，R地＝2R火，M地＝10M火，联立解得＝0.4，故B正确，A、C、D项错误． 答案：B 题型2|星体表面的重力加速度 1．万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力F表现为两个效果： 一是重力mg，二是提供物体随地球自转的 向心力F向，如图所示． (1)在赤道上：G＝mg1＋mω2R. (2)在两极上：G＝mg2. (3)在一般位置：万有引力G等于重力mg 与向心力F向的矢量和． 越靠近南北两极g值越大，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引力近似等于重力，即＝mg. 2．星体表面上的重力加速度 (1)在地球表面附近的重力加速度g(不考虑地球自转)： mg＝G，得g＝，即GM＝gR2. (2)在地球上空距离地心r＝R＋h处的重力加速度为g′， mg′＝，得g′＝，所以g′＝g 解析：由G＝mg，解得火星表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值＝＝0.1×22＝0.4，即火星表面的重力加速度g火＝0.4g，着陆器着陆过程可视为竖直向下的匀减速直线运动，由v0－at0＝0可得a＝.由牛顿第二定律有F－mg火＝ma，解得F＝m，选项B正确． 答案：B 题型|天体质量和密度的计算 例3 如图所示，“嫦娥五号”探测器包括轨道器、返回器、上升器、着陆器四部分．探测器自动完成月面样品采集，并在2020年12月17日凌晨安全着陆回家．若已知月球半径为R，“嫦娥五号”在距月球表面为R的圆轨道上飞行，周期为T，万有引力常量为G，下列说法正确的是(　　) A．月球的质量为 B．月球表面的重力加速度为 C．月球的密度为 D．月球第一宇宙速度为 答案：B 解析：“嫦娥五号”探测器在距月球表面为R的轨道上运行，万有引力提供向心力，有G＝m2R，得月球质量为M＝，A错误；月球密度ρ＝＝＝，C错误；对月球表面的物体m′，有G＝m′g，得月球表面的重力加速度g＝＝，B正确；设月球第一宇宙速度为v，则G＝m，得v＝＝，D错误． 练1　一物体在地球表面重16 N，它在以5 m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9 N，取地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，此时火箭离地球表面的距离为地球半径的多少倍(　　) A．2 B．3 C．3.5 D．4 解析：设此时火箭离地球表面高度为h 由牛顿第二定律得：FN－mg′＝ma① 在地球表面mg＝G＝16 N② 由此得m＝1.6 kg，代入① 得g′＝ m/s2③ 又因在h处mg′＝G④ 由②④得，＝ 代入数据，得h＝3R. 答案：B 练2　[2020·青岛二模]美国航天局与欧洲航天局合作，发射的火星探测器已经成功登录火星．荷兰企业家巴斯兰斯多普发起的“火星一号”计划打算将总共24人送上火星，创建一块长期殖民地．若已知引力常量G，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出火星密度的是(　　) A．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出落下的高度H和时间t B．火星探测器贴近火星表面做匀速圆周运动，测出运行周期T C．火星探测器在高空绕火星做匀速圆周运动，测出距火星表面的高度H和运行周期T D．观察火星绕太阳的匀速圆周运动，测出火星的直径D和运行周期T 答案：B 解析：设火星半径为R，火星探测器做匀速圆周运动半径为r，由＝mg，ρ＝得：ρ＝，由H＝gt2得出g，却不知火星半径R，故A项错误；由＝mr，ρ＝得：ρ＝.当r＝R时ρ＝，故B项正确；不知火星半径，故C项错误；D项中心天体是太阳，据给出的数据无法计算火星质量，也就不能计算火星密度，故D项错误． 练3　(多选)已知引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一个昼夜的时间T1(地球自转周期)，一年的时间T2(地球公转周期)，地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离L2.你能计算出(　　) A．地球的质量m地＝ B．太阳的质量m太＝ C．月球的质量m月＝ D．太阳的平均密度ρ＝ 答案：AB 解析：对地球表面的一个物体m0来说，应有m0g＝，所以地球质量m地＝，故A项正确；对地球绕太阳运动来说，有＝，则m太＝，故B项正确；对月球绕地球运动来说，能