专题05 万有引力与航天问题（讲义）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（新高考专用）

专题05 万有引力与航天问题 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练习 考点内容 考情预测 一般题型即求m、ρ、g、v、ω、T等 万有引力与航天问题在所有省份的高考题中属于必考题型，基本以每年各国发射卫星或天文观测数据为命题点。对于一般性求m、ρ、g、v、ω、T等和卫星参数问题以及卫星发射变轨问题属于简单的公式化简命题，只需要熟悉万有引力等于向心力和地球表面的万有引力等于重力两个公式即可解决问题。对于卫星追及和双星问题属于较难题型，需要进行复杂的公式运算，需重点记忆这两类问题的公式。 卫星和赤道上物体参数的大小问题 卫星发射和变轨问题 卫星追及问题 双星问题 学 习 目 标 1. 熟悉掌握一般性求m、ρ、g、v、ω、T等天体问题，将万有引力等于向心力和地球表面的万有引力等于重力两个公式联立即可解决问题。 2.理解卫星参数问题中的两类，一类是卫星与卫星的比较，一类是卫星与赤道上的物体进行比较。 3.掌握卫星变轨的规律，理解v、a、T、E在各个轨道上的大小关系，记住三大宇宙速度。 4.熟悉追及相遇问题的两类问题的计算公式。 5.熟悉掌握双星系统的计算公式，理解处理方法，以及记住双星的周期和角速度相等。 【典例1】（2023·广东·统考高考真题）如图（a）所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是（    ）    A．周期为 B．半径为 C．角速度的大小为 D．加速度的大小为 【典例2】（2023·天津·统考高考真题）运行周期为的北斗卫星比运行周期为的（　　） A．加速度大 B．角速度大 C．周期小 D．线速度小 【典例3】（2022·浙江·统考高考真题）“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（　　） A．发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间 B．从P点转移到Q点的时间小于6个月 C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小 D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度 1.一般类题型（求m、ρ、g、v、ω、T等）的解题思路 2.卫星和赤道上物体参数的大小问题 3.卫星发射和变轨问题 考向01 一般题型即求m、ρ、g、v、ω、T等 【针对练习1】已知“祝融号”火星车在地球表面受到的重力大小为G1，在火星表面受到的重力大小为G2；地球与火星均可视为质量分布均匀的球体，其半径分别为R1、R2。若不考虑自转的影响且火星车的质量不变，则地球与火星的密度之比为（　　） A． B． C． D． 【针对练习2】洛希极限是19世纪法国天文学家洛希在研究卫星状理论中提出的一个使卫星解体的极限数据，即当卫星与行星的距离小于洛希极限时，行星与卫星间的引力会使卫星解体分散。洛希极限的计算公式其中 k 为常数，ρ'、ρ分别为行星和卫星的密度， R为行星的半径。若一颗行星的半径为R0，该行星与卫星的近地卫星周期之比为a， 则行星与该卫星间的洛希极限为（  ） A． B． C． D． 考向02 卫星和赤道上物体参数的大小问题 【针对练习3】（多选）如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（　　） A．a、b、c、d中，a的加速度最大 B．a、b、c、d中，b的线速度最大 C．a、b、c、d中，d的周期最大 D．a、b、c、d中，d的角速度最大 【针对练习4】中科院紫金山天文台在 2023 年1月9日首次发现了一颗新彗星，目前，该彗星正朝着近日点运动，明年有望成为肉眼可见的大彗星。如图所示，Ⅱ为该彗星绕太阳运行的椭圆轨道，Ⅰ为某行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道，两轨道相切于B点。A为彗星运动的远日点，B为彗星运动的近日点。下列说法正确的是（    ） A．彗星运行到A点的速度小于行星运行到B点的速度 B．彗星运行到A点的速度大于彗星运行到B点的速度 C．彗星运行的周期小于行星运行的周期 D．彗星运行到B点的加速度大于行星运行到B点的加速度 考向03 卫星发射和变轨问题 【针对练习5】（多选）2023年5月30日，“神舟十六号”载人飞船将十六乘组三名航天员送入空间站组合体，图中轨道Ⅰ为载人飞船运行的椭圆轨道，轨道Ⅱ为空间站运行轨道。两轨道相切于 B点，A 为椭圆轨道的近地点，B为远地点，C为轨道Ⅱ上一点，C、A、B三点在一条直线上，则下列判断正确