2024届高考物理二轮复习第4讲万有引力与航天课件

这是一份2024届高考物理二轮复习第4讲万有引力与航天课件，共44页。PPT课件主要包含了知识归纳素养奠基，细研命题点提升素养，答案B，答案C，答案D等内容，欢迎下载使用。
第4讲　万有引力与航天
5．卫星变轨问题：当卫星速度减小时，F向小于F万，卫星做近心运动而轨道下降，此时F万做正功，使卫星速度增大，变轨成功后可在低轨道上稳定运动；当卫星速度增大时，与此过程相反.
命题点一　开普勒行星运动定律的应用
(2023·浙江卷)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”．已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：
则相邻两次“冲日”时间间隔约为(　　)A．火星365天　　　　　B．火星800天C．天王星365天 D．天王星800天
1．2021年2月，天问一号火星探测器被火星捕获，经过系列变轨后从“调相轨道”进入“停泊轨道”，为着陆火星做准备．如图所示，阴影部分为探测器在不同轨道上绕火星运行时与火星的连线每秒扫过的面积，下列说法正确的是(　　)A．图中两阴影部分的面积相等B．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器周期变大C．从“调相轨道”进入“停泊轨道”探测器机械能变小D．探测器在P点加速度小于在N点的加速度
2．(2023·广东广州天河一模)据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度200 km，运行周期127分钟．若还知道引力常量和月球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是(　　)A．月球表面的重力加速度B．月球对卫星的吸引力C．卫星绕月球运行的速度D．卫星绕月球运行的加速度
命题点二　研究天体运动的两个基本关系式
(2023·广东卷)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M，引力常量为G.关于P的公转，下列说法正确的是(　　)
1. 2021年5月15日7时18分，我国发射的“祝融号”火星车从火星上发回遥测信号确认，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区．火星探测器“天问一号”着陆前通过测试得到，围绕火星做匀速圆周运动的小天体的速度的平方v2与小天体到火星表面的距离x的关系如图所示，图线纵坐标截距为a.若将火星看作质量分布均匀、半径为R的球体，不考虑火星自转，则到火星表面距离为R、做匀速圆周运动的卫星的速度大小为(　　)
2．(2023·北京朝阳一模)科幻电影曾出现太空梯的场景．如图甲所示，设想在赤道上建造一个始终与地表垂直的太空梯，航天员可通过梯仓P缓慢地到达太空中某一位置，设该位置距地心的距离为r，地球半径为R0.图乙中曲线A为地球引力对航天员产生的加速度大小随r变化的图线；直线B为航天员的向心加速度大小随r变化的图线．下列说法正确的是(　　)A．航天员在R处的速度等于地球的第一宇宙速度B．乙图中的r0小于地球同步卫星的轨道半径C．航天员在r0位置时处于完全失重状态D．在小于r0的范围内，航天员越接近r0的位置对梯仓的压力越大
命题点三　卫星运行参数的分析1．熟记一个模型．无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看作质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动．2．天体运动中常用的公式．(1)运行天体的线速度：
(2023·江苏卷)设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相比，一定相等的是(　　)A．质量　　　　　　　B．向心力大小C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小
1．2022年11月1日，重约23吨的梦天实验舱与重约60吨的天和核心舱组合体顺利对接，完成了中国空间站建设最后一个模块的搭建．已知对接后中国空间站距地面高度约为400 km，地球同步卫星距地面高度约为36 000 km，二者的运动均视为匀速圆周运动，则(　　)A．对接前空间站内的宇航员不受地球引力作用B．对接时梦天实验舱与天和核心舱因相互作用而产生的加速度大小相等C．对接后中国空间站绕地球运行的速度小于7.9 km/sD．对接后中国空间站的运行周期大于地球同步卫星的运行周期
解析：对接前空间站内的宇航员依然会受到地球引力的作用，故A项错误；对接时梦天实验舱与天和核心舱因相互作用力大小相等，由牛顿第二运动定律可知，质量不同，加速度不同，故B项错误；绕地球运行的所有圆周运动卫星，其速度都小于第一宇宙速度，故C项正确；中国空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，所以对接后中国空间站的运行周期小于地球同步卫星的运行周期，故D项错误．故选C.
2．量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系．假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示．已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知(　　)
命题点四　卫星的变轨问题
2．各物理量的比较．(1)两个不同轨道的“切点”处线速度v不相等．图中vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ.(2)同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度v大小不相等．从远地点到近地点万有引力对卫星做正功，动能增大(引力势能减小)．图中vⅡA＞vⅡB，EkⅡA＞EkⅡB，EpⅡA＜EpⅡB.(3)两个不同圆轨道上线速度v大小不相等．轨道半径越大，v越小，图中vⅠ＞vⅢ.
(5)卫星在不同轨道上的机械能E不相等，“高轨高能，低轨低能”．卫星变轨过程中机械能不守恒．图中EⅠ＜EⅡ＜EⅢ.(6)在分析卫星运行的加速度时，只要卫星与中心天体的距离不变，其加速度大小(由万有引力提供)就一定与轨道形状无关，图中aⅢ＝aⅡB，aⅡA＝aⅠ.
(2023·石景山一模)如图所示，中国自行研制、具有完全知识产权的“神舟”飞船某次发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由“长征”运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，在B点通过变轨进入预定圆轨道．则(　　)A．飞船在B点通过加速从椭圆轨道进入预定圆轨道B．在B点变轨后，飞船的机械能减小C．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的加速度比B点的小D．在椭圆轨道上运行时，飞船在A点的速度比B点的小
1．如图所示，我国“天问一号”火星探测器在地火转移轨道1上飞行七个月后，于今年2月进入近火点为280千米、远火点为5.9万千米的火星停泊轨道2，进行相关探测后将进入较低的轨道3开展科学探测．则探测器(　　)A．在轨道1上的运行速度不超过第二宇宙速度B．在轨道2上近火点的速率比远火点小C．在轨道2上近火点的机械能比远火点大D．在轨道2上近火点减速可进入轨道3
解析：第二宇宙速度为脱离地球的引力，则在轨道1上的运行速度超过第二宇宙速度，故A项错误；在轨道2上近火点的速率比远火点大，故B项错误；在轨道2上从近火点到远火点只有引力做功，则机械能守恒，故C项错误；在轨道2上近火点减速时，则探测器做近心运动可进入轨道3，故D项正确．故选D项．
2. 2022年11月12日10时03分，天舟五号与空间站天和核心舱成功对接，此次发射任务从点火发射到完成交会对接，全程仅用2个小时，创世界最快交会对接纪录，标志着我国航天交会对接技术取得了新突破．在交会对接的最后阶段，天舟五号与空间站处于同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均视为圆周．要使天舟五号在同一轨道上追上空间站实现对接，天舟五号喷射燃气的方向可能正确的是(　　)
3．近年来，我国航天事业发展进入快车道，取得了令世人瞩目的成就，“嫦娥”探月，“天问”探火，中国人自己的“太空家园”空间站建成……以下是关于月球、火星、地球的部分数据
由表中的数据可以做出下列判断(　　)A．火星表面重力加速度大于地球表面重力加速度B．“天和”核心舱的运行速度大于7.9 km/sC．“嫦娥”四号的运行速度小于“天和”核心舱的运行速度D．“天问”一号从近火点向远火点运动的过程，火星引力不做功