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统考版2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题二力与曲线运动第5讲圆周运动万有引力与航天课件
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这是一份统考版2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题二力与曲线运动第5讲圆周运动万有引力与航天课件，共42页。PPT课件主要包含了高频考点·能力突破，素养培优·情境命题，答案B，答案BD，答案A，答案BC，答案D，答案CD等内容，欢迎下载使用。
3．水平面内圆周运动问题的分析思路
例2 [2021·河北卷](多选)如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑．一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆．金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时，小球均相对PQ杆静止．若ω′>ω，则与以ω匀速转动时相比，以ω′匀速转动时( )A．小球的高度一定降低B．弹簧弹力的大小一定不变C．小球对杆压力的大小一定变大D．小球所受合外力的大小一定变大
解析：设弹簧的劲度系数为k，形变量为x，弹簧与竖直方向的夹角为θ，MN、PQ的距离为L，对小球受力分析有kx cs θ-mg＝0，即竖直方向受力为0，水平方向有kx sin θ±FN＝mω2L，当金属框以ω′绕MN轴转动时，假设小球的位置升高，则kx减小，cs θ减小，小球受力不能平衡；假设小球的位置降低，则kx增大，cs θ增大，小球受力同样不能平衡，则小球的位置不会变化，弹簧弹力的大小一定不变，故A错误，B正确．小球对杆的压力大小F压＝FN＝mω2L-kx sin θ或F压＝FN＝kx sin θ-mω2L，所以当角速度变大时压力大小不一定变大，故C错误．当角速度变大时小球受到的合外力一定变大，故D正确．
预测1 [2023·河南省九师联盟质量检测]如图甲所示，质量相等的物块A、B放在水平圆盘上，A、B和圆盘圆心O在同一直线上．让圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，当A刚要滑动时，转动的角速度为ω1，当B刚要滑动时，转动的角速度为ω2.若A、B在圆盘上的位置不变，用细线将A、B连接，细线刚好伸直，如图乙所示．让圆盘匀速转动，当A、B一起刚要滑动时，转动的角速度为ω3.两物块与盘面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列关系正确的是( )A．ω1>ω3>ω2 B．ω1<ω3<ω2C．ω1<ω2 D．ω1<ω3
考点二 竖直面内的圆周运动 竖直面内圆周运动分析步骤：(1)定模型→判断是轻杆模型还是轻绳模型(2)(3)过程分析→应用动能定理或机械能守恒定律将初、末状态联系起来列方程求解
预测3 如图所示，小球沿竖直光滑圆轨道内侧运动到最高点时，小球的机械能E机、重力势能Ep(取圆轨道的最低点重力势能为零)和动能Ek的相对大小(用柱形高度表示)，可能正确的是( )
考点三 万有引力定律 天体运动1．两种卫星的特点(1)近地卫星：①轨道半径等于地球半径；②卫星所受万有引力等于重力mg；③卫星向心加速度即为重力加速度．(2)同步卫星：①同步卫星的周期等于地球的自转周期；②所有地球同步卫星（六个“一定”）都在赤道上空相同的高度上．
例4 [2023·新课标卷]2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动．对接后，这批物资( )A．质量比静止在地面上时小B．所受合力比静止在地面上时小C．所受地球引力比静止在地面上时大D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
预测5 [2023·江苏连云港模拟]2023年4月16日，长征四号乙遥五十一运载火箭将我国首颗降水测量专用卫星风云三号G星送入高度407 km、倾角50°的倾斜预定轨道，成功填补了我国南北纬50°范围内的降水监测资料．卫星轨道可看做圆，地表重力加速度为g，下列说法正确的是( )A．卫星的向心加速度小于gB．卫星的轨道与赤道平面重合C．卫星运行速度大于第一宇宙速度D．若考虑稀薄大气的阻力，卫星的速度会越来越小
预测7 [2022·湖南卷](多选)如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍．地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行．当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日．忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是( )
情境1 [2023·湖北省武汉市武昌区检测]如图所示，是武昌洪山广场转盘T字路口，框中标识的这辆汽车正在沿水平弯道向左前方减速行驶，其运动可视作圆周运动，行驶过程中车辆未发生打滑．司机(坐在前排左边)和车上四名乘客始终与汽车保持相对静止．下列说法正确的是( )A．司机和乘客们一定具有相同的线速度B．副驾驶座上乘客的向心加速度大于司机的向心加速度C．汽车所受的合力一定指向圆弧轨迹的圆心D．汽车对乘客的作用力与汽车运动方向相反
解析：司机和乘客转动角速度相等，副驾驶座上乘客和司机离圆心的距离不相等，由v＝rω可知，线速度不相等，由an＝ω2r可知，副驾驶座上乘客的向心加速度大于司机的向心加速度，A错误，B正确；汽车做变速圆周运动，汽车所受的合力一定不指向圆弧轨迹的圆心，C错误；根据题意可知，在竖直方向上，乘客受汽车的支持力，由于乘客随汽车做减速圆周运动，则水平方向上，汽车对乘客的作用力可分解为一个指向圆心的分力提供向心力，一个与运动方向相反的分力使乘客做减速运动，则汽车对乘客的作用力不可能与汽车运动方向相反，故D错误．
情境2 [2023·辽宁省沈阳市模拟]如图所示为中国古代重力投石机示意图．A端凹槽内装有一石子，杆在配重重力作用下转到竖直位置时石子被水平抛出．若石子抛出速度增大，下列说法正确的是( )A．石子水平位移减小 B．石子水平位移增大C．石子飞行时间变短 D．石子飞行时间变长
情境3 [2023·湖北省十堰市调研]2022年6月23日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，采取“一箭三星”方式，成功将“遥感三十五号”02组卫星发射升空．卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点加速后进入转移轨道，在转移轨道上的远地点B加速后进入同步轨道．已知近地轨道半径为r1，同步轨道半径为r2.则下列说法正确的是( )A．卫星在近地轨道与同步轨道上运动的向心加速度大小之比为r2∶r1B．卫星在近地轨道与同步轨道上运动的速度大小之比为r2∶r1C．卫星在转移轨道上运动时，从B点运动到A点的过程中机械能减小D．在转移轨道上运动，相同的时间内，卫星与地心的连线扫过的面积相等
3．水平面内圆周运动问题的分析思路
例2 [2021·河北卷](多选)如图，矩形金属框MNQP竖直放置，其中MN、PQ足够长，且PQ杆光滑．一根轻弹簧一端固定在M点，另一端连接一个质量为m的小球，小球穿过PQ杆．金属框绕MN轴分别以角速度ω和ω′匀速转动时，小球均相对PQ杆静止．若ω′>ω，则与以ω匀速转动时相比，以ω′匀速转动时( )A．小球的高度一定降低B．弹簧弹力的大小一定不变C．小球对杆压力的大小一定变大D．小球所受合外力的大小一定变大
解析：设弹簧的劲度系数为k，形变量为x，弹簧与竖直方向的夹角为θ，MN、PQ的距离为L，对小球受力分析有kx cs θ-mg＝0，即竖直方向受力为0，水平方向有kx sin θ±FN＝mω2L，当金属框以ω′绕MN轴转动时，假设小球的位置升高，则kx减小，cs θ减小，小球受力不能平衡；假设小球的位置降低，则kx增大，cs θ增大，小球受力同样不能平衡，则小球的位置不会变化，弹簧弹力的大小一定不变，故A错误，B正确．小球对杆的压力大小F压＝FN＝mω2L-kx sin θ或F压＝FN＝kx sin θ-mω2L，所以当角速度变大时压力大小不一定变大，故C错误．当角速度变大时小球受到的合外力一定变大，故D正确．
预测1 [2023·河南省九师联盟质量检测]如图甲所示，质量相等的物块A、B放在水平圆盘上，A、B和圆盘圆心O在同一直线上．让圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动，当A刚要滑动时，转动的角速度为ω1，当B刚要滑动时，转动的角速度为ω2.若A、B在圆盘上的位置不变，用细线将A、B连接，细线刚好伸直，如图乙所示．让圆盘匀速转动，当A、B一起刚要滑动时，转动的角速度为ω3.两物块与盘面间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列关系正确的是( )A．ω1>ω3>ω2 B．ω1<ω3<ω2C．ω1<ω2 D．ω1<ω3
考点二 竖直面内的圆周运动 竖直面内圆周运动分析步骤：(1)定模型→判断是轻杆模型还是轻绳模型(2)(3)过程分析→应用动能定理或机械能守恒定律将初、末状态联系起来列方程求解
预测3 如图所示，小球沿竖直光滑圆轨道内侧运动到最高点时，小球的机械能E机、重力势能Ep(取圆轨道的最低点重力势能为零)和动能Ek的相对大小(用柱形高度表示)，可能正确的是( )
考点三 万有引力定律 天体运动1．两种卫星的特点(1)近地卫星：①轨道半径等于地球半径；②卫星所受万有引力等于重力mg；③卫星向心加速度即为重力加速度．(2)同步卫星：①同步卫星的周期等于地球的自转周期；②所有地球同步卫星（六个“一定”）都在赤道上空相同的高度上．
例4 [2023·新课标卷]2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动．对接后，这批物资( )A．质量比静止在地面上时小B．所受合力比静止在地面上时小C．所受地球引力比静止在地面上时大D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
预测5 [2023·江苏连云港模拟]2023年4月16日，长征四号乙遥五十一运载火箭将我国首颗降水测量专用卫星风云三号G星送入高度407 km、倾角50°的倾斜预定轨道，成功填补了我国南北纬50°范围内的降水监测资料．卫星轨道可看做圆，地表重力加速度为g，下列说法正确的是( )A．卫星的向心加速度小于gB．卫星的轨道与赤道平面重合C．卫星运行速度大于第一宇宙速度D．若考虑稀薄大气的阻力，卫星的速度会越来越小
预测7 [2022·湖南卷](多选)如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍．地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行．当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日．忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是( )
情境1 [2023·湖北省武汉市武昌区检测]如图所示，是武昌洪山广场转盘T字路口，框中标识的这辆汽车正在沿水平弯道向左前方减速行驶，其运动可视作圆周运动，行驶过程中车辆未发生打滑．司机(坐在前排左边)和车上四名乘客始终与汽车保持相对静止．下列说法正确的是( )A．司机和乘客们一定具有相同的线速度B．副驾驶座上乘客的向心加速度大于司机的向心加速度C．汽车所受的合力一定指向圆弧轨迹的圆心D．汽车对乘客的作用力与汽车运动方向相反
解析：司机和乘客转动角速度相等，副驾驶座上乘客和司机离圆心的距离不相等，由v＝rω可知，线速度不相等，由an＝ω2r可知，副驾驶座上乘客的向心加速度大于司机的向心加速度，A错误，B正确；汽车做变速圆周运动，汽车所受的合力一定不指向圆弧轨迹的圆心，C错误；根据题意可知，在竖直方向上，乘客受汽车的支持力，由于乘客随汽车做减速圆周运动，则水平方向上，汽车对乘客的作用力可分解为一个指向圆心的分力提供向心力，一个与运动方向相反的分力使乘客做减速运动，则汽车对乘客的作用力不可能与汽车运动方向相反，故D错误．
情境2 [2023·辽宁省沈阳市模拟]如图所示为中国古代重力投石机示意图．A端凹槽内装有一石子，杆在配重重力作用下转到竖直位置时石子被水平抛出．若石子抛出速度增大，下列说法正确的是( )A．石子水平位移减小 B．石子水平位移增大C．石子飞行时间变短 D．石子飞行时间变长
情境3 [2023·湖北省十堰市调研]2022年6月23日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号”丁运载火箭，采取“一箭三星”方式，成功将“遥感三十五号”02组卫星发射升空．卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点加速后进入转移轨道，在转移轨道上的远地点B加速后进入同步轨道．已知近地轨道半径为r1，同步轨道半径为r2.则下列说法正确的是( )A．卫星在近地轨道与同步轨道上运动的向心加速度大小之比为r2∶r1B．卫星在近地轨道与同步轨道上运动的速度大小之比为r2∶r1C．卫星在转移轨道上运动时，从B点运动到A点的过程中机械能减小D．在转移轨道上运动，相同的时间内，卫星与地心的连线扫过的面积相等
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