2021届高考物理三轮冲刺与命题大猜想05 万有引力与航天（原卷版）.docx

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1、2020年高考物理三轮冲刺与命题大猜想专题05万有引力与航天目录猜想一：结合探测器考查天体运动1猜想二：结合小行星或其他恒星考查中心天体质量密度的计算1猜想三：结合空间站探测器等考查卫星变轨2猜想四：结合科技前沿考查天体追及相遇和双星多星问题4最新模拟冲刺练习5猜想一：结合探测器考查天体运动【猜想依据】结合最新航天成果考查万有引力定律已成高考的热点此类试题有利于激发考生学习物理的兴趣和热情，也渗透了对物理核心素养的考查，符合新高考命题要求。【例1】(2020·安徽安庆二模)2019年1月3日10时

2、26分，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面南极艾特肯盆地的预选着陆区．存在“月球背面”是因为月球绕地球公转的同时又有自转，使得月球在绕地球公转的过程中始终以同一面朝向地球．根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是(　　)A．月球绕地球公转的周期等于地球自转的周期B．月球绕地球公转的周期等于月球自转的周期C．月球绕地球公转的线速度大于地球的第一宇宙速度D．月球绕地球公转的角速度大于地球同步卫星绕地球运动的角速度【例2】(2020·山东聊城一模)嫦娥四号探测器平稳落月，全国人民为之振奋．已知嫦娥四号探测

3、器在地球上受到的重力为G1，在月球上受到月球的引力为G2，地球的半径为R1，月球的半径为R2，地球表面处的重力加速为g.则下列说法正确的是(　　)A．月球表面处的重力加速度为gB．月球与地球的质量之比为C．若嫦娥四号在月球表面附近做匀速圆周运动，周期为2πD．月球与地球的第一宇宙速度之比为猜想二：结合小行星或其他恒星考查中心天体质量密度的计算【猜想依据】从人类不断探测地外小行星或其他恒星的角度考查万有引力定律的应用，彰显人类对太空的不懈追求，应用万有引力定律主要解决的时天体质量密度加速度等问题。【

4、要点概述】天体质量和密度的求解(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.由于G＝mg，故天体质量M＝，天体密度ρ＝＝＝.(2)利用卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r.①由万有引力提供向心力，即G＝mr，得出中心天体质量M＝；②若已知天体半径R，则天体的平均密度ρ＝＝＝.【例1】(2020·江苏溧水中学模拟)暗物质是二十一世纪物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命．为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星．已知“悟空”在低于

5、同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t(t小于其运动周期)，运动的弧长为s，与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，引力常量为G，则下列说法中正确的是(　　)A．“悟空”的线速度小于第一宇宙速度B．“悟空”的向心加速度大于地球同步卫星的向心加速度C．“悟空”的环绕周期为D．“悟空”的质量为【例2】　(2020·陕西榆林市第三次测试)2019年3月10日我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将“中星6C”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，它是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，假

6、设该卫星在距地面高度为h的同步轨道做圆周运动．已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G.下列说法正确的是(　　)A．同步卫星运动的周期为2πB．同步卫星运行的线速度为C．同步轨道处的重力加速度为()2gD．地球的平均密度为猜想三：结合空间站探测器等考查卫星变轨【猜想依据】卫星变轨能从力与运动、能量的角度结合万有引力定律全方位考查学生分析问题解决问题的能力。【要点概述】常见变轨问题的处理方法(1)力学的观点：如在A点减速进入轨道Ⅱ，即为减速向心，反之加速离心，同时还要清楚减速时

7、向运动方向喷气，加速时向运动的反方向喷气．(2)能量的观点：如在轨道Ⅰ上运行时的机械能比在轨道Ⅱ上运行时的机械能大．在轨道Ⅱ上由A点运动到B点的过程中航天飞机的机械能守恒、动能增加、引力势能减小等．变轨问题经常考查的知识点有：速度、加速度的比较；动能、势能、机械能的比较；周期、线速度、加速度的求法，特别是椭圆轨道上周期的求法要用到开普勒第三定律；对第一宇宙速度、第二宇宙速度的理解．【例1】(2020·安徽第三次联考)作为一种新型的多功能航天飞行器，航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身．假设一

8、航天飞机在完成某次维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，如图所示，已知A点距地面的高度为2R(R为地球半径)，B点为轨道Ⅱ上的近地点，地球表面重力加速度为g，地球质量为M.又知若物体在离星球无穷远处时其引力势能为零，则当物体与星球球心距离为r时，其引力势能Ep＝－G(式中m为物体的质量，M为星球的质量，G为引力常量)，不计空气阻力．则下列说法中正确的有(　　)A．该航天飞机在轨道Ⅱ上经过A点的速度小于经过B点的速度B．该航天飞机在轨道Ⅰ上经过A点时的向心加速度大于它在轨道Ⅱ