普通高中物理学业水平合格性考试复习第五章经典力学的成就与局限性课件

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考点1 万有引力定律及其应用
1.开普勒行星运动定律(1)第一定律(轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是　　　　，太阳处在　　　　　的一个焦点上. (2)第二定律(面积定律)：对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的　　　　　　　　. (3)第三定律(周期定律)：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等.即：　　　　　，比值k是一个对所有行星都相同的常量. 
2.万有引力定律(1)内容：自然界中任何两个物体都相互　　　　，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成　　　　，与它们之间距离的二次方成　　　　　. (2)公式：　　　　　　　. (3)适用范围：万有引力定律适用于一切物体，但用公式计算时，注意有一定的适用条件：①公式适用于　　　　　间的相互作用； ②当两个物体间的距离　　　　　物体本身的大小时，物体可看成质点； ③均质球体可看成质点，r为　　　　　间的距离. 
3.万有引力定律在天文学上的应用(1)基本方法①把天体的运动看成　　　　　运动，其所需向心力由　　　　　提供； ②在忽略天体自转的影响时，天体表面的重力　　　　万有引力. 
(2)估算天体的质量和密度
当r=R时，即卫星绕天体M表面运行时，ρ=　　　，由此可以测量天体的密度. 
(3)环绕天体的绕行速度、角速度、周期与半径的关系
例1(2020·广州学业水平模拟)中国古代为区分季节有节气之说，如图所示从现代物理学中可知，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气.下列说法正确的是(　　)
A.从春分到冬至，地球公转速度变大B.从冬至到春分，地球公转速度变小C.冬至时地球公转速度最小D.秋分时地球公转速度最大
【解析】根据开普勒第二定律，行星运动时连接行星和太阳的连线，在相等的时间内，扫过同样大小的面积.所以远日点夏至速度最小，近日点冬至速度最大，从春分到冬至经历了夏至和秋分，所以公转速度先变小后变大，A错误；从冬至到春分，逐渐远离太阳，速度变小，故B正确；近日点冬至公转速度最大，故C、D错误.【答案】B
1.(珠海学业水平模拟)某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳是位于(　　)A.F2 D.B
【解析】 根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积.如果时间间隔相等，即t2-t1=t4-t3，那么面积A=面积B，由此可知，弧长t1t2>弧长t3t4，则vA>vB；即行星在近日点A的速率最大，在远日点B的速率最小，A正确，B、C、D错误.
A.公式只适用于轨道是椭圆的运动B.公式中的T为天体的自转周期C.公式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关D.若已知月球与地球之间的距离，根据开普勒第三定律公式可求出地球与太阳之间的距离
【解析】 开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，所以也适用于轨道是圆的运动，故A错误；公式中的T是行星(或卫星)的公转周期，B错误；公式中的k与中心星体的质量有关，与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关，故C正确；月球绕地球运动，地球绕太阳运动，不是同一个中心天体，式中的k与中心星体的质量有关，已知月球与地球之间的距离，无法求出地球与太阳之间的距离，故D错误.
3.天王星冲日现象是太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间.已知日地距离为R0，天王星和地球的公转周期分别为T和T0，则天王星与太阳的距离为(　　)
例2(2022·梅州学业水平模拟)2021年4月29日11时22分我国空间站“天和”核心舱发射成功，在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动.已知地球的质量为M，地球的半径为R，“天和”核心舱的质量为m，离地面的高度为h，引力常量为G，则地球对“天和”核心舱的万有引力大小为(　　)
4.(2022·云浮学业水平模拟)2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功.探测器着陆之前先在停泊轨道绕火星做椭圆运动，运动轨迹如图所示，其中A点离火星最近，B点离火星最远.下列说法正确的是(　　)A.探测器在A点的速度等于在B点的速度B.探测器在A点的速度大于在B点的速度C.由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力不变D.由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力变大
5.(阳江学业水平模拟)如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动.下列说法正确的是(　　)
A.甲的线速度比乙的大B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的向心加速度比乙的小
例3 (广东学业水平模拟)如图所示，在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星，关于各物理量的关系，下列说法正确的是(　　)
6.(2021·6月广东学业水平考试)“天问一号”火星登陆探测器被火星俘获后首先在高轨道做圆周运动，然后转移到低轨道做圆周运动，为着陆火星做准备.相比高轨道，探测器在低轨道运行时(　　)A.周期较大 B.线速度较大C.角速度较小D.加速度较小
1.人造卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为v，轨道半径为r.已知引力常量为G，根据万有引力定律，可算出地球的质量为(　　)
2.(广东学业水平测试)我国神州系列飞船顺利飞天，极大地振奋了民族精神.飞船在轨道上正常运行时，若航天员出舱且相对飞船静止，则(　　)A.航天员处于平衡状态B.航天员不受任何力的作用C.飞船的加速度不为零D.飞船飞行的高度将降低
3.(广东学业水平测试)两球均可看成质点，它们之间的万有引力大小为F.若两球间的距离增加到原来的3倍，则它们之间的万有引力大小为(　　)
A.R D.8R
5.(2019·6月广东学业水平测试)假设某飞船在变轨前后都绕地球做匀速圆周运动，变轨前和变轨后的轨道半径分别是r1和r2，且r1