专题08 天体运动——【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题08 天体运动 题型一 开普勒三定律的理解和应用 1 题型二 万有引力定律的理解 2 题型三 天体质量和密度的估算 4 类型1 利用重力加速度求天体质量和密度 4 类型2 利用环绕法计算天体质量和密度 5 题型四 卫星运行参量的分析 6 类型1 卫星运行参量与轨道半径的关系 7 类型2 同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较 8 类型3 宇宙速度 10 题型五 卫星变轨问题 10 题型六 双星问题 12 题型七 天体追及相遇问题 14 题型八 天体自转稳定的临界问题 15 题型一 开普勒三定律的理解和应用 [题型专练1]. （2023•贵阳模拟）2022年11月9日发生了天王星冲日现象，即天王星和太阳正好分处在地球的两侧，三者几乎成一条直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知此时地球到天王星和太阳的距离分别为r1、r2，地球的公转周期为T，则天王星公转周期约为（　　） A． B． C． D． [题型专练2]. （多选）（2023•江西模拟）最先和最完备的哈雷彗星纪录皆在中国。据考证，自秦始皇七年（公元前240年）5月至清宣统二年（1910年）共有29次记录，因其拖着一个长长的尾巴且外形酷似扫帚，中国古人称之为扫帚星，其轨道是一条非常扁的椭圆形轨道，其近日点距离为0.586AU（1AU表示地球到太阳的平均距离）。1986年4月哈雷彗星回归时，科学家对其进行的全面的观察和分析。根据以上信息估算，下列说法中正确的是（　　） A．研究哈雷彗星的运动轨道时，由于其外形特殊，不能将它视为质点 B．今年（2023年）年底，哈雷彗星到达远日点附近 C．哈雷彗星的远日点距离约为35.3AU D．在相同的时间内，哈雷彗星与太阳的连线扫过的面积等于地球与太阳的连线扫过的面积 [题型专练3]. （多选）（2023•屯昌县二模）对于开普勒第三定律的公式k，下列说法正确的是（　　） A．公式只适用于轨道是椭圆的运动 B．式中的k值，对于所有行星都相等 C．式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星无关 D．该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星 题型二 万有引力定律的理解 1．万有引力定律的表达式：F＝G. 2．万有引力的特性 (1)普遍性：万有引力存在于宇宙中任何两个有质量的物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间)． (2)相互性：两个物体间相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律． (3)宏观性：天体间万有引力很大，它是支配天体运动的原因．地面物体间、微观粒子间的万有引力很小，不足以影响物体的运动，故常忽略不计． 3．万有引力公式的适用条件 (1)两个质点间． (2)两个质量分布均匀的球体间，其中r为两个球心间的距离． (3)一个质量分布均匀的球体与球外一个质点间，r为球心到质点的距离． 4．引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2 (1)物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力． (2)引力常量测定的意义 卡文迪许利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，得到了G的数值及验证了万有引力定律的正确性．引力常量的确定使万有引力定律能够进行定量的计算，显示出真正的实用价值． 5．不同位置的重力加速度 [题型专练4]. （2023春•龙凤区校级月考）已知太阳的质量大约是月亮质量的2.7×107倍，太阳到地球的距离大约是月球到地球距离的3.9×102倍，若太阳对地球的引力大小为F1，月亮对地球的引力大小为F2，则约为（　　） A．130 B．178 C．226 D．274 [题型专练5]. （2023春•蒙阴县期中）关于万有引力及其计算公式，下列说法正确的是（　　） A．万有引力只存在于质量很大的两个物体之间 B．根据公式知，r趋近于0时，F趋近于无穷大 C．相距较远的两物体质量均增大为原来的2倍，他们之间的万有引力也会增加到原来的2倍 D．地球半径为R，将一物体从地面发射至离地面高度为h处时，物体所受万有引力减小到原来的一半，则 [题型专练6]. （2023春•松江区校级期中）下列关于万有引力定律的说法中，正确的是（　　） A．万有引力定律是卡文迪许在实验室中发现的 B．对于相距很远、可以看成质点的两个物体，万有引力定律中的r是两质点间的距离 C．对于任意两个球体，万有引力定律中的r是两球心间的距离 D．质量大的物体对质量小的物体的引力大于质量小的物体对质量大的物体的引力 题型三 天体质量和密度的估算 1．解决天体(卫星)运动问题的基本思路 (1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 G＝man＝m＝mω2r＝m (2)在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即G＝mg(g表示天体表面的重力加速度)． 2．天体质量和密度的计算 (1)利