2019-2020年高考物理总复习 第四单元 曲线运动 万有引力 第4节 万有引力与航天学案 新课标（北京专版）

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1、2019-2020年高考物理总复习第四单元曲线运动万有引力第4节万有引力与航天学案新课标（北京专版）回扣一　万有引力定律及其应用1．一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇船员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的(　　)A．0.25倍　　　　　　　　B．0.5倍C．2.0倍D．4.0倍答案：C2．如图4－4－1所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，大小分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，则两球的万有引力大小为________。图4－4－1回扣二　三种宇宙速度3

2、．第一宇宙速度是人造地球卫星在________的绕行速度，是人造卫星的________环绕速度，也是人造卫星的________发射速度，它的大小是________km/s。第二宇宙速度的大小是________km/s，是使物体挣脱________引力束缚的最小发射速度。第三宇宙速度的大小是16.7km/s，是使物体挣脱________引力束缚的最小发射速度。答案：地面附近　最大　最小　7.9　11.2　地球　太阳答案：1.7km/s回扣三　经典时空观和相对论时空观5．下面说法正确的是(　　)A．在经典力学中，物体的质量不随运动状态而改变，在狭义

3、相对论中，物体的质量也不随运动状态而改变B．在经典力学中，物体的质量随物体运动速度增大而减小，在狭义相对论中，物体的质量随物体运动速度的增大而增大C．在经典力学中，物体的质量是不变的，在狭义相对论中，物体的质量随物体速度增大而增大D．上述说法都是错误的解析：在经典力学中，物体的质量是不变的，根据狭义相对论可知，物体的质量随物体速度的增大而增大，二者在速度远小于光速时是统一的，故选项C正确。答案：C6．在经典力学中，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是________。在狭义相对论中，同一过程的位移和时间的测量在不同参考系中是_______

4、_。答案：相同的　不同的[名师点睛]　(1)在研究卫星的问题中，若已知中心天体表面的重力加速度g0时，常运用GM＝g0R2作为桥梁，可以把“地上”和“天上”联系起来。由于这种代换的作用巨大，此式通常称为黄金代换式。[名师点睛](1)要注意卫星的轨道半径与中心天体半径的关系，只有近地卫星的轨道半径才等于天体的半径。(2)要注意万有引力与向心力的关系，只有当把天体运动看成匀速圆周运动时，两者才相等。[典例必研][例1]　已知地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的7倍，某行星的同步卫星轨道半径约为该行星半径的3倍，该行星的自转周期约为地球自转周期的一半

5、，那么该行星的平均密度与地球平均密度之比约为(　　)A．1/3B．1/4C．1/5D．1/6[思路点拨]　利用万有引力提供向心力的周期表达式表达出天体的质量，再结合体积表达式求解出密度，然后利用题目中的已知条件求解出天体的密度之比。答案：A[冲关必试]1．代号“581c”的行星距离地球约190万亿公里，正围绕一颗体积比太阳小、温度比太阳低的红矮星运行。现已测出它的质量约是地球的5倍，其直径约为地球的1.5倍。则该行星表面重力加速度与地球表面重力加速度之比约为(　　)A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．4∶1答案：B2．(xx·滁州模拟)如图4－4

6、－2所示，是美国的“卡西尼”号探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道。若“卡西尼”号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h图4－4－2的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知万有引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度ρ的表达式正确的是()答案：D4．人造地球卫星的超重和失重(1)人造地球卫星在发射升空时，有一段加速运动；在返回地面时，有一段减速运动。这两个过程中加速度方向均向上，因而都是超重状态。(2)人造地球卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力，因此处于完全失重状态。在这种情况下凡是与重力有关的力学现

7、象都不会发生。因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能使用。同理，与重力有关的实验也将无法进行。[典例必研][例2]　科学家认为火星是太阳系内除地球以外最有可能存在生命的星球。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，火星质量是地球质量的0.1倍，火星的半径是地球半径的0.5倍。假设火星是个均匀的球体，且不考虑火星表面大气阻力的影响，请推导并利用以上字母表达：(1)火星表面的重力加速度g0；(2)火星探测器能够环绕火星做匀速圆周运动的最大速度vm；(3)火星探测器能够围绕火星做匀速圆周运动的最小周期T0。[审题指导]　火星探测器贴近

8、火星绕行时速度最大，绕行的最大速度和最小周期是对应的。[冲关必试]3．2011年11月3日凌晨1时36分，在轨运行30圈的“神舟八号”飞船和在轨运行5