2012高考物理 月刊专版 专题4 曲线运动与天体运动万有引力定律与天体运动问题专题解读.doc

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1、曲线运动与天体运动一.总体思路：高中阶段中研究天体运动的轨迹近似为圆轨道，向心力唯一来源于万有引力，所以有下列几个参量：线速度V、角速度、周期T、加速度a都决定与轨道半径r，参量之间相互制约。二.建立方程解决问题的方向：运动学参量给出物体需要的向心力都应与万有引力建立方程，进行讨论。即：F引＝G＝讨论问题应从a、v、、T等的最终表达式出发。辅助公式：（1）球体体积公式：V＝R3（2）密度公式：＝。（3）一个重要等式：GM=gR2,其中g中心体表面重力加速度，R为中心球体半经。三.开普勒第三定律准确应用：（1）条件：对于同一中心天体。（2）结论：绕椭圆轨道运动的星体半长轴三次方

2、与周期平方比值为定值即：＝k。四．了解几个天体运动中问题：1.卫星的发射，回收以及平稳运动时物体超、失重问题：2.所有地球卫星可能存在的轨道问题：3.“黑洞”问题：“黑洞”不是洞，是一种天体。4.人造卫星运动中几个关系问题：(1)环绕速度V与运动半径r关系：（2）人造地球卫星作离心运动和向心运动的关系：（3）重力加速度g与向心加速度a的关系：（4）宇宙速度（发射速度）与环绕速度关系：10用心爱心专心五、同步卫星问题。六、“神舟”飞船的发射、变轨、漫游和返回着落问题：1．“神舟”飞船的发射：“神舟”飞船的点火发射，飞船处于加速阶段，飞船的加速度可达a=4g。而船箭分离时，宇航员

3、突然有腾空的感觉,此时又进入了失重状态。飞船入轨后人处于完全失重状态，有“漂浮”的感觉。2．飞船在椭圆轨道上运动的情景。4．“神州”飞船遨游太空作圆周运动:5、“神州”五号飞船安全返回着陆：七．典型例题例析：例1．地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的（）A、；B、；C、；D、。例2．地核的体积为整个地球体积的16。地核的质量约为整个地球质量的43，经估算，地球的平均密度为多少㎏/m3？八.练习1.一物体在地球表面重16N，它在以5m／s2的加速度上升的火箭中的视重为9N。则此时火箭离地面的距离

4、为地球半径的（）倍。A、1B、3C、5D、7。2.某星球的质量约为地球的9倍，半径为地球一半，若从地球上高为h处平抛一物体，射程为60m，则在该星球上以同样初速度平抛同一物体，射程为多少？10用心爱心专心3.中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度。通过观察已知某中子星的自转角速度rad/s，该中子星并没有因为自转而解体，则计算中子星的密度最小值的表达式是怎样的？该中子星的密度至少为多少？4.某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观测者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星。试问，春分哪天（太阳光直射赤道）在日落12小时内有多长时间该观测者看不到此卫星？已知地球半径为

5、R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为T，不考虑大气对光的折射。5.我国“神州”四号飞船于2002年12月30日在酒泉载人航天发射场由长征二号F运载火箭成功发射升空。若长征二号F运载火箭起飞时总重量为4.05×103㎏，起飞推动力为1.35×105N，运载火箭发射塔高100m。（g=10m/s2）试问：（1）运载火箭起飞时的加速度多大？（2）假如运载火箭起飞时在推力不变的情况下，忽略空气阻力及运载火箭质量的变化，试确定运载火箭需经多长时间才能飞离发射塔？10用心爱心专心（3）这段时间飞船中的“仿真宇航员”承受多大的平均冲击力？（设“仿真宇航员”的质量为65㎏）（4）飞

6、船在发射升空时，如果真实的宇航员在太空舱内采用站立的姿势，那么，它的心血管系统会受到何种影响？你认为宇航员应采取什么姿势为好？6.“神州”四号飞船完成了他预定空间科学和技术试验后返回舱开始从太空向地球表面按预定的轨道返回，返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降，穿越大气层后，在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降，这一过程中，若返回舱所受空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为K（空气阻力系数），所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱的运动V－T图像如下图中的AD曲线所示，图中AB是曲线在A点的切线，切线交于横轴一点B的坐标为（8，0），CD是

7、曲线AD的渐近线。假如返回舱总质量为M＝400㎏。取g=10m/s2试问：（！）返回舱在这一阶段是怎样运动的？（2）在初始时刻v=160m/s，它的加速度多大？（3）推证空气阻力系数K的表达式。（4）返回舱在内蒙中部草原着陆时，假如对地作用时间是0.5s。试问船舱承受了地面对它多大的作用力？（5）当返回舱落至离地10Km时，弹出降落伞是其缓缓下降，在离地尚有10m高处的速度仍达14m/s，为绝对安全这时要启动底部5个反推力小火箭，实行软着陆。设软着落阶段返回舱作匀减速直线运动至地面时速度恰好为0。返回舱