押全国卷18题 万有引力与航天-备战2022年高考物理临考题号押题（全国专用）

押2022年新高考全国卷第18题 万有引力与航天 高考以我国航天科技的最新成果为情景命题，主要考查对天体的运行参量的分析；变轨中的运动参量和能量的分析；双星模型问题。 考点内容 常见题型及要求 考点一　中心天体质量和密度的估算 选择题 考点二　卫(行)星运行参量的分析 选择题 考点三　航天器（卫星）的变轨问题 选择题 考点四 双星与多星问题 选择题 秘籍一 中心天体质量和密度的估算 【规律秘籍】 估算中心天体质量和密度的两条思路和三个误区 (1)两条思路 ①利用天体表面的重力加速度和天体半径估算 由G＝mg天体得M＝，再由ρ＝，V＝πR3得ρ＝。 ②已知天体做匀速圆周运动的轨道半径和周期，由G＝mr得M＝，再结合ρ＝，V＝πR3得ρ＝，在中心天体表面做匀速圆周运动时，r＝R，则ρ＝。 (2)三个常见误区 ①天体质量和密度的估算是指中心天体的质量和密度的估算，而非环绕天体的。 ②注意区分轨道半径r和中心天体的半径R。 ③在考虑自转问题时，只有两极才有＝mg天体。 【方法秘籍】 (1)利用天体表面重力加速度g和天体半径R. (2)利用卫星环绕中心天体的周期T、轨道半径r和天体半径R. 特例：对近地卫星，r＝R，则ρ＝. 秘籍二 卫(行)星运行参量的分析 【规律秘籍】 环绕天体绕中心天体做圆周运动的规律 (1)一种模型：无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看做质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动，万有引力提供其做圆周运动的向心力。 (2)两条思路 ①万有引力提供向心力，即＝m＝mrω2＝mr·()2＝ma； ②天体对其表面物体的万有引力近似等于重力，即＝mg天体。 (3)三点提醒 ①a、v、ω、T、r只要一个量发生变化，其他量也发生变化； ②a、v、ω、T与环绕天体的质量无关； ③对于人造地球卫星，当r＝R地时，v＝7.9 km/s为第一宇宙速度。 (4)四点注意 ①同步卫星绕地心做匀速圆周运动的周期等于地球的自转周期。 ②所有同步卫星都在赤道上空相同的高度上。 ③注意同步卫星与地球赤道上物体的区别与联系。 ④区别轨道半径与距天体表面的高度。 【方法秘籍】 1.由v＝ 得出的速度是卫星在圆形轨道上运行时的速度，而发射航天器的发射速度要符合三个宇宙速度． 2.做圆周运动的卫星的向心力由地球对它的万有引力提供，并指向它们轨道的圆心——地心． 3.在赤道上随地球自转的物体不是卫星，它随地球自转所需向心力由万有引力和地面支持力的合力提供． 秘籍三 航天器（卫星）的变轨问题 【规律秘籍】 (1)若卫星由高轨道变轨到低轨道，即轨道半径(半长轴)减小时，需要在高轨道变轨处减速；反之，若卫星由低轨道变轨到高轨道，即轨道半径(半长轴)增大时，需要在低轨道变轨处加速。 (2)卫星变轨时速度的变化情况，可根据轨道半径(半长轴)的变化情况判断；稳定的新轨道上运行速度的变化情况可由开普勒第二定律判断。 (3)同一卫星在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径(半长轴)越大，机械能越大。 (4)卫星经过不同轨道相交的同一点时加速度相等。外轨道的速度大于内轨道的速度。 (5)同一中心天体的不同圆轨道或椭圆轨道的周期均满足开普勒第三定律＝k。 【方法秘籍】 1.卫星在运行中的变轨有两种情况，即离心运动和向心运动： ①当v增大时，所需向心力增大，卫星将做离心运动，轨道半径变大，由v＝ 知其运行速度要减小，但重力势能、机械能均增加； ②当v减小时，所需向心力减小，因此卫星将做向心运动，轨道半径变小，由v＝知其运行速度将增大，但重力势能、机械能均减少． 2.低轨道的卫星追高轨道的卫星需要加速，同一轨道后面的卫星追赶前面的卫星需要先减速后加速． 秘籍四 双星与多星问题 【规律秘籍】 1.双星系统 (1)各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即＝m1ωr1，＝m2ωr2。 (2)两颗星的周期及角速度都相同，即T1＝T2，ω1＝ω2。 (3)两颗星的运行半径与它们之间的距离关系为：r1＋r2＝L。 (4)两颗星到环绕中心的距离r1、r2与两星体质量成反比，即＝，两星体的质量与两星体运动的线速度成反比，即＝。 (5)双星的运动周期T＝2π 。 (6)双星的总质量公式m1＋m2＝。 2．多星系统 (1)一般都在同一平面内绕同一圆心做匀速圆周运动，它们的周期都相等。 (2)星体所需的向心力由其他星体对它的万有引力的合力提供。 【方法秘籍】 1.核心问题是“谁”提供向心力的问题． 2.“双星问题”的隐含条件是两者的向心力相同、周期相同、角速度相同；双星中轨道半径与质量成反比；3.多星问题中，每颗行星做圆周运动所需的向心力是由它们之间的万有引力的合力提供，即F合＝m，以此列向心力方程进行求解． 1、（2021·全国甲卷·T