2023届高考物理二轮复习学案：专题1力与运动第5课时 万有引力与航天

专题1 力与运动 第5课时 万有引力与航天 专题1 力与运动 第5课时 万有引力与航天 考点1、解决天体问题的两个基本思路 1．将天体的运动看作匀速圆周运动，中心天体对它的万有引力作为转动所需要的向心力，即G＝man＝m＝mω2r＝mr。但双星问题和椭圆轨道问题不符合此表达式。 2．物体所受重力和万有引力的关系：不考虑中心天体自转时，在中心天体表面，中心天体对物体的万有引力等于物体所受的重力，即＝mg或GM＝gR2(R、g和M分别是中心天体的半径、表面重力加速度和质量)，关系式GM＝gR2应用广泛，被称为“黄金代换式”。若考虑中心天体自转问题，则在两极上才有：G＝mg，而赤道上则有：G－mg＝mR. 例1、(2022·河北高考)2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为(　　) A．2 B．2 C． D． 预测1、（多选）（2022年辽宁高考）如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角，两角最大值分别为、则（　　） A. 水星的公转周期比金星的大 B. 水星的公转向心加速度比金星的大 C. 水星与金星公转轨道半径之比为 D. 水星与金星的公转线速度之比为 例2、(2020·天津卷)北斗问天，国之夙愿．我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍．与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星(　　) A．周期大　　　　　　　 B．线速度大 C．角速度大 D．加速度大 预测2、(2022·湖北高考)2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是(　　) A．组合体中的货物处于超重状态 B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度 C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大 D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小 考点2、天体的质量和密度计算 1.利用中心天体自身的半径R和表面的重力加速度g：由G＝mg求出M，进而求得ρ＝＝＝. 2.利用环绕天体的轨道半径r、周期T：由G＝mr，可得出M＝，若环绕天体绕中心天体表面做匀速圆周运动时，轨道半径r＝R，则ρ＝＝. 3.根据自由落体、竖直上抛、平抛运动等知识计算出星球表面的重力加速度g，再由mg＝G＝m，去估算星球的质量、密度、第一宇宙速度等，是天体运动问题中常出现的一类综合题． 例3、（多选）（2021年辽宁高考）2021年2月，我国首个火星探测器“天问一号”实现了对火星的环绕。若已知该探测器在近火星圆轨道与在近地球圆轨道运行的速率比和周期比，则可求出火星与地球的（　　） A. 半径比 B. 质量比 C. 自转角速度比 D. 公转轨道半径比 预测3、1789年英国物理学家卡文迪许测出引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”．若已知引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为T1(地球自转周期)，一年的时间为T2(地球公转周期)，地球中心到月球中心的距离为L1，地球中心到太阳中心的距离为L2.下列说法正确的是(　　) 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．由题中数据可求月球的密度 例4、(2022·山东高考)“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为(　　) A．－R B． C．－R D． 预测4、2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的天宫空间站之旅，在距地面大约395 km(相当于菏泽到日照的距离)的轨道上运行。在2021年12月9日下午的太空授课中，王亚平说他们一天刚好可以看到16次日出。已知地球半径为6370 km，万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，若只知上述条件，则不能确定的是(　　) A．空间站的运行周期 B．空间站的加速度 C．地球的第一宇宙速度 D．空间站和地球之间的万有引力 考点3、卫星的变轨问题 求航天器变轨问题的四点注意 (1)航天