资源简介

2020年高二物理必修学测专题复习讲座
08. 万有引力
直击考点
序号
测试内容
测试要求
1
万有引力定律
A
2
人造地球卫星
A
3
宇宙速度
A
4
经典力学的局限性
A
内容概要
一、基本规律
1.开普勒行星运动三定律
(1)所有行星绕太阳的轨道都是　　　　，太阳在椭圆的一个　　　　上。
(2)行星和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的　　　　。
(3)所有行星绕太阳　　　　的平方与它们轨道　　　　的三次方的比值相同
2. 万有引力定律
自然界中　　　　两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的　　　　　　　　成正比，跟　　　　　　　　　　　　　成反比．21世纪教育网版权所有
3. 万有引力定律的公式是　　　　　　　　　．
4. 　　　　发现万有引力定律，　　　　首先测出了万有引力常量G，G＝6.67×10－11N·m2/kg2.
5．宇宙速度
(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v=　　　　 (地球卫星的最大运行速度，也是人造地球卫星所需的最小的发射速度) 21教育网
(2)第二宇宙速度(脱离速度)：v=　　　　(卫星挣脱地球束缚所需的最小的发射速度).
(3)第三宇宙速度(逃逸速度)：v=　　　　(卫星挣脱太阳束缚所需的最小的发射速度)．
(4)当发射速度　　　　< v <　　　　卫星绕地球做椭圆轨道运动.
6. 经典力学的局限性
经典力学的适用范围：适用于　　　　，　　　　，　　　　。
重点分析
1. 利用万有引力定律计算两球体之间的引力时，它们之间距离是指球心间的距离，人在地球上、卫星绕地球表面做圆周运动时，人和卫星跟地球之间的距离都不是零，而是地球半径．
2.计算天体的质量，一般有两种方法．
(1) 找一个待测天体的卫星，测出卫星的轨道半径r和做匀速圆周运动的周期T，由G＝mr变形可得M＝.www.21-cn-jy.com
(2) 测出待测天体的半径R及其表面的重力加速度g，由G＝mg变形可得M＝.
3.人造地球卫星
(1) 基本思路
①在任何情况下总满足条件：万有引力=向心力．即：GMm/r2=mv2/r=mω2r=m(4π2/T2)r =mωv．
②当不考虑天体的自转时，可由 重力=向心力．即：mg= mv2/r=mω2r=m(4π2/T2)r= mωv．g是运动天体的重力加速度．2·1·c·n·j·y
(2) 天体质量、密度的估算
①测出围绕天体表面运行的行星或卫星的运动半径R和绕行周期T，M=4π2R3/GT2；
②测出围绕天体表面运行的行星或卫星的运动半径R和绕行速度v，M=v2R/G；
③测出围绕天体表面运行的行星或卫星的运动半径R和天体表面重力加速度g， M=R2g/G．
④结合M=ρ(4πR3/3)，可求天体密度．
(3)卫星运行速度v、角速度ω、周期t、向心加速度与轨道半径r的关系
①由GMm/r2=mv2/r有v=，即v∝，故r越大，v越小；
②由GMm/r2=mω2r有ω=，即ω∝，故r越大，ω越小；
③由GMm/r2=m(4π2/T2)r有T=2π，即T∝，故r越大，t越大；
④由GMm/r2=ma有a=GM/r2，即a∝1/r2，故r越大，a越小．
4.地球同步卫星
(1)所谓同步卫星，指跟着地球自转(相对于地面静止)，与地球做同步匀速转动的卫星．
(2)特点：
① 卫星的周期与地球自转的周期T(或角速度ω)相同，T=24h；
② 卫星位于地球赤道的正上方，距地球表面的距离h和线速度都是定值(距地面3．6万公里)；
由T2/r3=4π2/GM 得r=4.24×104km，则h=3.6×104km；由v= 得v=3.08km/s．
③卫星的轨道平面与地球的赤道平面重合，绕行方向与地球自转方向相同。
【例1】（2014深圳市高级中学学业水平测试）某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，已知卫星距离地面高度等于地球半径，地球表面的重力加速度为g，则卫星的向心加速度为（ ）
A．g B． C． D．
【解析】利用万有引力定律计算两球体之间的引力时，它们之间距离是指球心间的距离，在地球表面上的物体；对某高度的卫星来说，万有引力等于向心力：，解得a=，故选C。21·世纪*教育网
【答案】C
【例2】（江苏省无锡市市北高中2011年学业水平测试模拟试卷）2007年10月24日，我国自行研制的“嫦娥一号”探月飞船顺利升空，此后经过多次变轨，最终成功地实现了在距离月球表面200km左右的圆形轨道上绕月飞行．若飞船绕月运行的圆形轨道半径增大，则飞船的( )
A．线速度大小不变 B．线速度增大 C．周期不变 D．周期增大
【解析】人造卫星模型的根本原理---万有引力提供向心力。由此推导出卫星运行速度v、角速度ω、周期t、向心加速度与轨道半径r的关系式并进行判断。21·cn·jy·com
【答案】D
【例3】（2014深圳市高级中学学业水平测试）下列运动中不能用经典力学规律描述的是（ ）
A．子弹的飞行 B．和谐号从深圳向广州飞跑
C．人造卫星绕地球运动 D．粒子接近光速的运动
【解析】经典力学规律适应于宏观低速物体，则当粒子接近光速的运动时不能用经典力学规律来描述，故选D。
【答案】D
真题再现
1.(2016年江苏省普通高中学业水平测试)物理学发展历程中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个定律的科学家是(　　)www-2-1-cnjy-com
A. 哥白尼 B. 第谷 C. 伽利略 D. 开普勒
【解析】物理学史。开普勒依据第谷观测数据总结发现行星运动三定律。哥白尼提出日心说。
【答案】 D
2. (2012年江苏省普通高中学业水平测试) 2012年2月25日，我国成功发射了第11颗北斗导航卫星，标志着北斗卫星导航系统建设又迈出了坚实一步．若卫星质量为m、离地球表面的高度为h，地球质量为M、半径为R，G为引力常量，则地球对卫星万有引力的大小为【出处：21教育名师】
A． B．
C． D．
【解析】考察万有引力公式。公式中的r为星球球心间的距离或物体到星球球心的距离。
【答案】 D
3. (2013年江苏省普通高中学业水平测试) 在地面上发射飞行器，如果发射速度大于7.9 km/s．而小于11.2 km/s，则它将【来源：21·世纪·教育·网】
A．围绕地球做圆周运动
B．围绕地球做椭圆运动
C．挣脱地球的束缚绕太阳运动
D．挣脱太阳的束缚飞离太阳系
【解析】考察人造地球卫星三个宇宙速度知识点。当发射速度为V=7.9km/s 绕地球表面做匀速圆周运动，发射速度V>11.2 km/s逃离地球引力绕太阳转动，当V在7.9 km/s与11.2 km/s 之间时绕地球转动但是轨道是椭圆。21教育名师原创作品
【答案】B
4.（2019 年1月浙江省普通高中学业水平考试）据报道，2018 年 12 月 22 日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“虹云工程技术验证卫 星”，卫星环绕地球运行的周期约为 1.8h。与月球相比，该卫星的
A．角速度更小 B．环绕速度更小
C．向心加速度更大 D．离地球表面的高度更大
【解析】考察知识点：1、基本常识，月球绕地周期27.3天。2、环绕模型，卫星运行速度v、角速度ω、周期t、向心加速度与轨道半径r的关系。周期越小则半径越小，向心加速度越大。
【答案】C
5. (2013年江苏省普通高中学业水平测试)2012年10月25日，我国再次成功将一颗北斗导航卫星发射升空，并送入绕地球的椭圆轨道. 该卫星发射速度v大小的范围是(　　)21*cnjy*com
A. v<7.9km/s B. 7.9km/sC. 11.2km/s16.7km/s
【解析】椭圆轨道的人造地球卫星的发射速度在第一和第二宇宙速度之间。
【答案】B
过关训练
1. 在万有引力的发现过程中，许多的物理学家做出了积极的贡献，其中最早在实验室中测量出万有引力常量的科学家是(　　)
A. 牛顿 B. 伽利略 C. 卡文迪许 D. 开普勒
【解析】物理学史：卡文迪许扭秤实验测量出万有引力常量。
【答案】C
2.下列说法正确的是(　　)
A.开普勒提出行星运动规律，并发现了万有引力定律
B.万有引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测量得出的
C.牛顿发现了万有引力定律，并通过精确的计算得出万有引力常量
D.伽利略发现万有引力定律并测出了万有引力常量
【解析】物理学史：
【答案】B
3．下列关于行星绕太阳运动的说法中，正确的是（ ）
A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B.行星绕太阳运动时，行星位于椭圆轨道的焦点上
C.离太阳越近的行星，公转周期越长
D.所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
【解析】开普勒行星运动三定律。
【答案】D
4.(2017届镇江学业水平模拟)要使相距较远的两物体间的万有引力减小到原来的，下列办法不可行的是(　　)
A. 使两物体的质量各减少一半，距离不变
B. 使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变
C. 使两物体间的距离增加为原来的2倍，质量不变
D. 使两物体间的距离和质量都减少原来的
【解析】知识点：万有引力公式
【答案】D
5.2007年10月24日，我国自行研制的“嫦娥一号”探月飞船顺利升空，此后经过多次变轨，最终成功地实现了在距离月球表面200km左右的圆形轨道上绕月飞行．若飞船绕月运行的圆形轨道半径增大，则飞船的( )
A．线速度大小不变 B．线速度增大 C．周期不变 D．周期增大
【解析】知识点：环绕模型由万用引力提供向心力，并以此推导出各个物理量的关系。
【答案】D
6.“嫦娥二号”发射后直接进入以地球为焦点的椭圆轨道，由此可知此卫星从地面发射的速度
A．小于7.9km/s B．等于7.9km/s
C．等于ll.2km/s D．介于7.9km/s和11.2km/s之间
【解析】知识点：三个宇宙速度所对应的卫星状况。
【答案】D
7.两个半径相同的天体A、B，它们的质量之比，若不考虑天体自转的影响，则两天体表面的重力加速度大小之比为( )21cnjy.com
A．3︰1 B．1︰3 C．9︰1 D．1︰9
【解析】知识点：万有引力在忽略自转的前提下等于重力。
【答案】A
8. 如图所示，“天宫二号”在距离地面393km的近圆轨道运行。已知万有引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质量M=6.0×1024kg，地球半径R=6.4×103km。由以上数据可估算（ ）21*cnjy*com
A．“天宫二号”质量 B．“天宫二号”运行速度
C．“天宫二号”受到的向心力 D．地球对“天宫二号”的引力
【解析】知识点：环绕模型只能求中心天体的质量。知道中心天体质量和轨道半径即引力常量，可以求出线速度、角速度、周期、向心加速度。但是求不出向心力和引力。【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】B
9. 2015年9月20日“长征六号”火箭搭载20颗小卫星成功发射，在多星分离时，小卫星分别在高度不同的三层轨道被依次释放，假设释放的小卫星都做匀速圆周运动。则下列说法正确的是（ ）
A．20颗小卫星的轨道半径都相同
B．20颗小卫星的线速度大小都相同
C．同一轨道上的小卫星的周期都相同
D．不同轨道的小卫星的角速度都相同
【解析】知识点：环绕模型中，卫星运行速度v、角速度ω、周期t、向心加速度与轨道半径r的关系。半径大，线速度、角速度、向心加速度都小，周期大。半径相同的话，线速度、角速度、向心加速度、周期都一样，只有万有引力与卫星本身质量还有关。2-1-c-n-j-y
【答案】C
10.(2018届无锡学业水平模拟)如果不进行轨道维持，航天器的轨道高度就会逐渐降低，则航天器在较低轨道做圆周运动与在较高轨道做圆周运动比较(　　)
A. 航天器的周期缩短 B. 航天器的角速度减小
C. 航天器的线速度减小 D. 航天器的向心加速度减小
【解析】知识点：对环绕模型的理解。环绕模型的根本还是万有引力提供向心力。
【答案】A
11．对人造地球卫星，下列说法正确的是（ ）
A．由v=rω，卫星轨道半径增大到原来的两倍时，速度增大到原来的2倍
B．由，卫星轨道半径增大到原来的两倍时，速度增大到原来的倍
C．由，卫星轨道半径增大到原来的两倍时，向心力减为原来的
D．由，卫星轨道半径增大到原来的两倍时，向心力减为原来的
【解析】知识点：对环绕模型的理解。环绕模型的根本还是万有引力提供向心力。
【答案】C
12.(2016届南通一中模拟)2008年9月27日16时41分00 秒，我国航天员翟志刚打开神舟七号载人飞船轨道舱舱门，首度实施空间出舱活动，茫茫太空第一次留下中国人的足迹．如果轨道舱按半径为r的圆形轨道运行，万有引力常量为G，地球质量为M，那么运行速度为(　　)【版权所有：21教育】
A.  B.  C.  D. 
【解析】知识点：对环绕模型的理解。环绕模型的根本还是万有引力提供向心力。
【答案】D
13.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则（ ）
它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值
它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值
它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
【解析】同步卫星特点：定轨、定速、定周期。
【答案】D
14.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时，飞船上的物体处于完全失重状态，是指这个物体（ ）
A．不受地球的吸引力
B．受到地球吸引力和向心力平衡
C．不受重力作用
D．受到的地球引力提供了物体做圆周运动的向心力
【解析】环绕模型下，万有引力提供向心力。
【答案】D
15．下列说法中，正确的是（ ）
牛顿运动定律就是经典力学
经典力学的基础是牛顿运动定律
牛顿运动定律可以解决自然界中所有的问题
经典力学可以解决自然界中所有的问题
【解析】知识点：经典力学局限性
【答案】B

展开更多......

收起↑