2019年高考物理二轮复习 专题05 万有引力定律与航天（讲）（含解析）

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1、万有引力定律与航天考试大纲要求考纲解读1.万有引力定律及其应用Ⅱ1．本章重点考查万有引力定律及其应用、环绕速度．特别是我国近几年航天事业的飞速发展，使万有引力的应用成为近几年高考命题的热点．2．万有引力定律高考选择题每年都出，因本章知识较难与其他章串联，故计算题已被削弱.2.环绕速度Ⅱ3.第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ4.经典时空观和相对论Ⅰ纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1．一般以选择题形出现，主要有天体运动中的基本参数求解与比较；双星问题的分析与计算2．分析人造卫星的运行规律，是考试中的热点，一般以选择题的形式出现；从命题趋势

2、上看，几乎年年有题，年年翻新，以近几年中国及世界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐，对本部分内容的考查仍将延续与生产、生活以及科技航天相结合，形成新情景的物理题。考向01万有引力定律天体运动1.讲高考（1）考纲要求掌握万有引力定律的内容、公式（2）命题规律一般以选择题形出现，主要有天体运动中的基本参数求解与比较；双星问题的分析与计算案例1．土星最大的卫星叫“泰坦”（如图），每16天绕土星一周，其公转轨道半径约为，已知引力常量，则土星的质量约为A.B.C.D.【来源】浙江新高考2018年4月选考科目物理试题【答案】B案例2．（多选）2017年，人类

3、第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（）A.质量之积B.质量之和C.速率之和D.各自的自转角速度【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标I卷）【答案】BC【解析】本题考查天体运动、万有引力定律、牛顿运动定律及其相关的知识点。双中子星做匀速圆周运动的频率f=12Hz（周期T=1/12s），由万有引力等于向心力

4、，可得，G=m1r1（2πf）2，G=m2r2（2πf）2，r1+r2=r=40km，联立解得：（m1+m2）=（2πf）2Gr3，选项B正确A错误；由v1=ωr1=2πfr1，v2=ωr2=2πfr2，联立解得：v1+v2=2πfr，选项C正确；不能得出各自自转的角速度，选项D错误。【点睛】此题以最新科学发现为情景，考查天体运动、万有引力定律等。案例3．【2017·新课标Ⅱ卷】（多选）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的

5、运动过程中：（）A．从P到M所用的时间等于B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大C．从P到Q阶段，速率逐渐变小D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功【答案】CD【考点定位】开普勒行星运动定律；机械能守恒的条件【名师点睛】此题主要考查学生对开普勒行星运动定律的理解；关键是知道离太阳越近的位置行星运动的速率越大；远离太阳运动时，引力做负功，动能减小，引力势能增加，机械能不变。2．讲基础（1）开普勒行星运动定律（2）万有引力定律①内容：②表达式：；引力常量G＝6.67×10－11N•m2/kg2.③适用条件：（3）天体质量和密度的计算①利用天体表面的重力

6、加速度g和天体半径R。②通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r。（4）双星系统模型的特点：①两星都绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，故两星的角速度、周期相等．②两星之间的万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力，所以它们的向心力大小相等；③两星的轨道半径之和等于两星间的距离，即r1＋r2＝L.3．讲典例案例1．2016年11月14日“超级月亮”现身合肥市夜空，某时刻月亮看起来比平常大14%、亮度提高了30%，这是因为月球沿椭圆轨道绕地球运动到近地点的缘故，则下列说法中正确的是A．此时月球的速度最小B．此时月球的加速度最大C．月球由远地点向

7、近地点运动的过程，地球对月球的万有引力做负功D．月球由远地点向近地点运动的过程，月球的机械能减小【答案】B【解析】【趁热打铁】1871年，人们发现了太阳系中的第七颗行星-天王星，但是，它的运动轨迹有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差；英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家雷维耶相信在天王星轨道外面还存在一颗未发现的行星；他们根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗“新”行星的轨道，后来这颗行星被命名为“海王星”；设天王星和海王星各自绕太阳做匀速圆周运动，两行星的轨道平面共面，它们绕行的方向相

8、同；设从两行星离得最近时开始计时，到下一次两行星离得最近所经历的最短时间为t；设天王星的轨道半径为R，周期为