热点06 万有引力定律应用-2022年高考物理【热点•重点•难点】专练（新高考新题型）

热点06 万有引力定律应用 万有引力定律是力学中一个重要的基本规律，复习中应注意要理解它的适用条件，对不能看做质点的物体，要掌握补缺法、等效法、对称法等具体方法的应用，对于天体运动和人造卫星涉及的知识较多，如卫星线速度与轨道半径的关系，周期与半径的关系，人造卫星的变轨问题等。复习时应注意到虽然题目千变万化，但有一点却是一个最基本的，即万有引力会提供向心力，把力和速度联系了起来。 从命题的趋势上面进行分析，突出物理与现代科学技术的结合，特别是与现代航天技术的联系会更加紧密，要关注现代航天技术的新发展并及时应用到物理学习中。 1．物体的重力随离地面高度h的变化情况 物体的重力近似为地球对物体的引力，即近似等于，可见物体重力随h的增大而减小。 2．地球附近和其它天体表面的重力加速度 （1）地球表面的重力加速度 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，因而在一般的情况下，常忽略地球自转的影响，此时物体所受的重力大小就等于万有引力的大小，因此，若地球表面的重力加速度为g0，则根据万有引力定律可得（R0为地球的半径）。 ②离地面高h处的重力加速度，根据万有引力 定律，有（R0为地球的半径） （2）天体表面重力加速度问题 设天体表面重力加速度为g，天体半径为R，由得。 由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为 星球表面的重力加速度既可从它与星球的关系求出，又可以从它与运动的关系（平抛运动、自由落体运动、竖直向上抛运动等）中求出，重力加速度是运动学和万有引力、天体运动联系的纽带。 3．求天体的质量、密度 通过观察天体做匀速圆周运动的卫星的周期T、半径r，由万有引力等于向心力即，得天体质量 。 （1）若知道天体的半径R，则天体的密度 。 （2）若天体的卫星环绕天体表面运动，其轨道半径r等于天体半径R，其周期为T，则天体密度。 4．地球卫星 （1）一般做匀速圆周的卫星 ①遵循的规律是： ②运动规律：线速度、角速度、向心加速度、周期等只取决于中心天体的质量M和轨道半径r。半径越大，线速度、角速度、向心加速度都变小，周期变大。 （2）地球同步卫星 所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的和地球自转具有相同周期的卫星，T=24 h。同步卫星必须位于赤道正上方距地面高度h≈3.6×104 km处。 5．三种宇宙速度 （1）第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9 km / s，是人造地球卫星的最小发射速度。 （2）第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2 km / s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。 （3）第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7 km / s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。 6．解决天体运动问题的方法 （1）若卫星或天体沿椭圆轨道运行时，通常由开普勒三定律结合万有引力定律、牛顿运动定律及能量守恒定律解决。 （2）若卫星做匀速圆周运动，解题通常由和代换关系解决。 （3）解决天体运动问题要重视形成运动情景，理解运动的本质。 1．我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星（　　） A．运动速度大于第一宇宙速度 B．运动速度小于第一宇宙速度 C．轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星 D．轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星 2．2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000km。则该核心舱的（　　） A．角速度比地球同步卫星的小 B．周期比地球同步卫星的长 C．向心加速度比地球同步卫星的大 D．线速度比地球同步卫星的小 3．2021年5月，天问一号探测器软着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步。火星与地球公转轨道近似为圆，两轨道平面近似重合，且火星与地球公转方向相同。火星与地球每隔约26个月相距最近，地球公转周期为12个月。由以上条件可以近似得出（　　） A．地球与火星的动能之比 B．地球与火星的自转周期之比 C．地球表面与火星表面重力加速度大小之比 D．地球与火星绕太阳运动的向心加速度大小之比 4．2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8×102km、远火点距离火星表面5.9×105km，则“天问一号”（　　） A．在近火点的加速度比远火点的小 B．在近火点的运行速度比远火点的小 C．在近火点的机械能比远火点的小 D．在近火点通过减速可