第5章 1.第1节 万有引力定律及其应用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

该高中物理高考复习课件聚焦万有引力定律及其应用专题，涵盖开普勒定律、人造卫星、变轨问题、双星多星等高考核心考点，依据高考评价体系分析考点权重，如万有引力定律占比超60%，归纳选择、计算等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于高考真题深度训练与应试技巧指导，如2024全国甲卷嫦娥六号题强化运动和相互作用观念，2025湖南小行星探测题通过开普勒第三定律培养科学推理素养，“填补法”解析挖球问题（题6）助学生掌握模型建构方法，教师可据此精准突破高频考点，提升学生得分率。

目 录 CONTENTS 第1 节　万有引力定律及其应用 微专题9 卫星的变轨问题　双星和多星问题 第2 节　人造卫星　宇宙速度 返回目录 第1节 万有引力定律及其应用 返回目录 2  开普勒行星运动定律T4、5　     万有引力定律T1、2、3、6、7　     天体质量和平均 密度的计算T8、9 返回目录 1.★★(2024全国甲,16,6分)2024年5月,嫦娥六号探测器发射成功,开启了人类首次从月 球背面采样返回之旅。将采得的样品带回地球,飞行器需经过月面起飞、环月飞行、 月地转移等过程。月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的 。下列 说法正确的是 ( ) A.在环月飞行时,样品所受合力为零 B.若将样品放置在月球正面,它对月球表面压力等于零 C.样品在不同过程中受到的引力不同,所以质量也不同 D.样品放置在月球背面时对月球的压力,比放置在地球表面时对地球的压力小 　    D　     高考真题 返回目录 解析　在环月飞行时,样品随飞行器做曲线运动,故所受合力不为零,A错误。若将样品 放置在月球正面,样品受到月球万有引力的一个分力等于重力,另一个分力提供样品随 月球自转的向心力,而月球表面对样品的支持力等于此时样品所受重力,由牛顿第三定 律可得样品对月球表面压力不等于零,B错误。质量是物体的固有属性,不会随位置的 变化而变化,C错误。由于g月≈ g地,所以mg月≈ mg地,结合牛顿第三定律可得样品放置 在月球背面时对月球的压力比放置在地球表面时对地球的压力小,D正确。 返回目录 2.★★(2024甘肃,3,4分)小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内,通过测量以下物理 量得到天宫实验室轨道处的重力加速度,可行的是( ) A.用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力 B.测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期 C.从高处释放一个重物,测量其下落高度和时间 D.测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径 　    D　     返回目录 解析　在天宫实验室内,物体处于完全失重状态,无法使用弹簧秤测量重力,单摆无法摆 动,重物也无法下落,A、B、C错误。对天宫实验室分析,有G =m r,又G =mg, 解得天宫实验室轨道处的重力加速度g= r,D正确。 返回目录 3.★★(2023河北,3,4分)我国自古就有“昼涨为潮,夜涨为汐”之说,潮汐是月球和太阳 对海水的引力变化产生的周期性涨落现象,常用引潮力来解释。月球对海水的引潮力 大小与月球质量成正比、与月地距离的3次方成反比,方向如图1。随着地球自转,引潮 力的变化导致了海水每天2次的潮涨潮落。太阳对海水的引潮力与月球类似,但大小约 为月球引潮力的0.45倍。每月2次大潮(引潮力最大)和2次小潮(引潮力最小)是太阳与 月球引潮力共同作用的结果。结合图2,下列说法正确的是 ( ) 　    A　     A.月球在位置1时会出现大潮 B.月球在位置2时会出现大潮 C.涨潮总出现在白天,退潮总出现在夜晚 D.月球引潮力和太阳引潮力的合力一定大于月球引潮力 返回目录 解析　月球在位置1时,太阳、月球和地球处于一条直线上,太阳、月球对地球海水的 引潮力方向相同,引潮力的合力最大,出现大潮,A正确,B错误。“昼涨为潮,夜涨为 汐”,说明涨潮并不总是出现在白天,C错误。两个分力之间的夹角不断发生变化,且太 阳对海水的引潮力约为月球引潮力的0.45倍,故合力并不总是大于其中某一分力,D错 误。 返回目录 4.★★(2025湖南,4,4分)我国研制的“天问二号”探测器,任务是对伴地小行星及彗星 交会等进行多目标探测。某同学提出探究方案,通过释放卫星绕小行星进行圆周运动, 可测得小行星半径R和质量M。为探测某自转周期为T0的小行星,卫星先在其同步轨道 上运行,测得距离小行星表面高度为h,接下来变轨到小行星表面附近绕其做匀速圆周 运动,测得周期为T1。已知引力常量为G,不考虑其他天体对卫星的引力,可根据以上物 理量得到R= h,M= 。下列选项正确的是( ) A.a为T1,b为T0,c为T1　　　     B.a为T1,b为T0,c为T0 C.a为T0,b为T1,c为T1　　　     D.a为T0,b为T1,c为T0 　    A　     返回目录 解析　由开普勒第三定律有 = ,得R= h,所以a=T1,b=T0。C、D错误。该 卫星在该小行星表面附近做匀速圆周运动时,有 =m R,得M= ,故c为T1,A 正确,B错误。 返回目录 5.★★★(2024浙江6月,8,3分)与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行 星乙的公转轨道如图所示,假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内,地球的 公转半径为R,小行星甲的远日点到太阳的距离为R1,小行星乙的近日点到太阳的距离 为R2,则 ( )   　    D　     A.小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度 B.小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度 C.小行星甲与乙的运行周期之比 ≈  D.甲乙两星从远日点到近日点的时间之比 ≈  返回目录 解析    设小行星甲在远日点的速度为v1,在近日点的速度为v2,在极短时间Δt内,由开普 勒第二定律可得 = ,由于R1>R,可知v2>v1,A错误。由牛顿第二定律可得  =ma,可知小行星乙在远日点的加速度大小等于地球公转加速度大小,B错误。小 行星甲的半长轴a1= ,小行星乙的半长轴a2= ,由开普勒第三定律可得 = , 所以 ≈ ,C错误。甲、乙两星从远日点到近日点的时间均为各自做椭圆运 动的半个周期,可得 = ≈ ,D正确。 返回目录 6.★★(2025届江苏南通海安调研)如图所示为一半径为R、质量均匀分布的球体,从中 挖去直径为R的球体,虚线过两球的球心,一质点分别位于图中的1、2、3点时,受到的 万有引力分别为F1、F2、F3,则有( )   A.F1<F2=F3　　　    B.F1<F2<F3 C.F1=F2=F3　　　    D.F1=F2<F3 　    D　     高考模拟 返回目录 解析　设球体的密度为ρ,则没有挖去小球体前大球体的质量M=ρ· πR3;被挖去的小球 体质量M'=ρ· π = M。由万有引力定律及填补法可得F1= - = ,F2=  = ,F3= - = ,所以F1=F2<F3,D正确。 返回目录 7.★★(多选)(2026届河北石家庄一中开学考)如图甲所示,地球卫星仅在地球万有引力 作用下沿椭圆轨道绕地球运动,在任意位置,将卫星与地心的距离记为r,卫星的加速度a 在轨迹切线方向上的分量记为切向加速度aτ。卫星Ⅰ和卫星Ⅱ从近地点到远地点过程 中aτ的大小随r的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是 ( )        　    BC　     A.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的轨道半长轴之比为4∶5 B.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的轨道半长轴之比为1∶1 C.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度最大值之比为16∶25 D.卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度最大值之比为4∶5 返回目录 解析　由题图乙可知,卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的轨道半长轴之比为 ∶ =1∶1, A错误,B正确。根据牛顿第二定律可得 =ma,解得a= ,可得卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的 加速度最大值之比为a1∶a2=(2d)2∶(2.5d)2=16∶25,C正确,D错误。 返回目录 8.★★★(2026届云南曲靖罗平二中月考)北京时间2024年8月29日,云遥一号17星搭乘 谷神星一号海射型遥三运载火箭在山东附近海域成功发射,并顺利进入预定轨道。云 遥一号17星的运动视为绕地球做匀速圆周运动。已知云遥一号17星在时间t内绕地球 转过的圆心角为θ,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G。忽略地球自 转,下列说法正确的是 ( ) A.地球的质量为  B.地球的平均密度为  C.云遥一号17星的离地高度为 -R 　    C　     D.云遥一号17星的线速度大小为  返回目录 解析　卫星运动的角速度ω= ;设卫星的轨道半径为r,根据万有引力提供向心力可得  =mω2r;联立解得地球质量M= ,A错误。忽略地球自转,地球表面万有引力等于 重力,有 =mg,可得M= ;地球的平均密度ρ= = = ,B错误。对卫星,有  =mω2r,由于M= ,联立解得轨道半径r= ,卫星离地高度h=r-R= -R,C 正确。卫星做圆周运动的线速度v=ωr= · = ,D错误。 返回目录 9.★★★(2026届重庆八中开学考)当月球运动到地球与太阳之间时,三者的相对位置关 系近似如图所示。其中O为地球球心,虚线与月球、太阳相切。若地球半径是月球半 径的p倍,地球绕太阳做圆周运动的周期与月球绕地球做圆周运动的周期的比值为k,则 地球与太阳的平均密度的比值约为( )   A. 　　    B. 　　    C.p3k2　　    D.  　    B　     返回目录 解析　设地球绕太阳运动的轨道半径为r1、周期为T1,月球绕地球运动的轨道半径为 r2、周期为T2,根据万有引力提供向心力可得G =m地 r1、G =m月 r2,解得 m地= 、m太= ;根据ρ= ,可得ρ地= = 、ρ太= =  ;由题图及几何关系可得 = ,已知 =p、 =k,联立可得  =  = ,B 正确。 返回目录   A.2n　　　    B. 　　　    C. 　　　    D.   运用简谐运动振幅巧解星体的密度 (2024黑吉辽,7,4分)如图(a),将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖 直向上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球状天体 表面做简谐运动的图像如图(b)所示(不考虑自转影响)。设地球、该天体的平均密度 分别为ρ1和ρ2,地球半径是该天体半径的n倍。 的值为 ( ) 　    C　     创新风向·模块融合 返回目录 解析　设地球表面的重力加速度为g,该球状天体表面的重力加速度为g',由题图(b)可 知k×2A=mg,k×A=mg',可得g'= ,设地球半径为R,则该球状天体半径为 ,对地球表面质 量为m的物体,有 =mg,M=ρ1× πR3,解得地球的平均密度ρ1= ,同理可得该球状 天体的平均密度ρ2= ,解得 = = ,C正确。 返回目录 $