高三物理一轮复习课件（人教版）：第4章第4节万有引力天体运动

欢迎进入物理课堂 第4节万有引力天体运动 考点1 开普勒定律的理解和运用 例1 2010 新课标卷 太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道 下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象 图中坐标系的横轴是lg T T0 纵轴是lg R R0 这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径 T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径 下列4幅图中正确的是 切入点 开普勒第三定律 答案 B点评 本题考查了开普勒第三定律及运用数学知识解答物理问题的能力 考点2 万有引力定律的应用 切入点 万有引力提供自转所需的向心力 点评 1 不瓦解 意味着赤道上的小物块可靠其受到的万有引力提供向心力 2 利用万有引力提供向心力可求天体质量及天体的密度 考点3 对人造卫星的认识 图4 4 1 答案 B点评 1 轨道越低周期越大 2 同步即为与地球自转周期相等 题型一 中心天体质量 密度的估算 例4 某星球可视为球体 其自转周期为T 在它的两极处 用弹簧秤测得某物体重为P 在它的赤道上 用弹簧秤测得同一物体重为0 9P 某星球的平均密度是多少 点评 1 物体在两极的重力在数值上就等于万有引力 2 在赤道上重力为万有引力的一个分力 3 利用万有引力和公式可求天体密度 题型二 同步卫星问题 例5 据报道 我国数据中继卫星 天链一号01星 于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空 经过4次变轨控制后 于5月1日成功定点在东经77 赤道上空的同步轨道 关于成功定点后的 天链一号01星 下列说法正确的是 A 运行速度大于7 9km sB 离地面高度一定 相对地面静止C 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 答案 BC点评 1 轨道越高速度越小 7 9km s为地球所有卫星绕地球匀速运行的最大线速度 2 同步即为与地球自转周期相等 3 轨道越高角速度越小 题型三 卫星变轨的动态分析 例6 如图4 4 2所示 a b c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星 下列说法正确的是 A b c的线速度大小相等 且大于a的线速度B a b的向心加速度大小相等 且大于c的向心加速度C c加速可追上同一轨道上的b b减速可等候同一轨道上的cD a卫星由于某原因 轨道半径缓慢减小 其线速度将增大 图4 4 2 答案 D点评 1 同一轨道上的卫星 线速度 角速度 周期 加速度均相等 2 一颗卫星要追上另一颗卫星必须先进入低轨道再上升 才能追上 题型四 双星 问题 例7 在天体运动中 将两颗彼此距离较近的恒星称为双星 它们围绕两球连线上的某一点做圆周运动 由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变 已知两星质量分别为M1和M2 相距L 求它们的角速度 点评 1 双星模型其周期 角速度相同 2 其轨道半径与质量成反比 即有M1r1 M2r2 1 2011新课标 卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送 如果你与同学在地面上用卫星电话通话 则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于 可能用到的数据 月球绕地球运动的轨道半径约为3 8 105km 运行周期约为27天 地球半径约为6400km 无线电信号的传播速度为3 108m s A 0 1sB 0 25sC 0 5sD 1s B 2 2010 福建 火星探测项目是我国继神舟载人航天工程 嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目 假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行周期为T1 神舟飞船在地球表面附近圆形轨道运行周期为T2 火星质量与地球质量之比为p 火星半径与地球半径之比为q 则T1 T2之比为 D 3 2011 北京 由于通讯和广播等方面的需要 许多国家发射了地球同步轨道卫星 这些卫星的 A 质量可以不同B 轨道半径可以不同C 轨道平面可以不同D 速率可以不同 解析 同步卫星必须定轨道 定高度 定周期 且位于赤道上空 而其质量不确定 A 4 2011 上海奉贤二模 已知地球质量大约是月球质量的81倍 地球半径大约是月球半径的4倍 不考虑地球 月球自转的影响 由以上数据可以推算出 A 地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9 8B 地球表面的重力加速度与月球表面的重力加速度之比约为9 4 C 靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为64 81D 靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度之比约为9 2答案 D 5 我国 嫦娥一号 探月卫星发射后 先在 24小时轨道 上绕地球运行 即绕地球一圈需要24小时 然后 经过两次变轨依次到达 48小时轨道 和 72小时轨道 最后奔向月球 如果按圆形轨道计算 并忽略卫星质量的变化 则在每次变轨完成后与变轨前相比 A 卫星动能增大 引力势能减小B 卫星动能增大 引力势能增大C 卫星动能减小 引力势能减小D 卫星动能减小 引力势能增大 D 6 已知地球半径为R 地球表面重力加速度为g 不考虑地球自转的影响 1 推导第一宇宙速度v1的表达式 2 若卫星绕地球做匀速圆周运动 运行轨道距离地面高度为h 求卫星的运行周期T 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全