高中物理天體運動專題復(fù)習(xí)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天體運動復(fù)習(xí)第一節(jié) 萬有引力定律一.開普勒運動三大定律(1)開普勒第一定律：所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上(2)開普勒第二定律：對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等(3)開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等【】1.有關(guān)開普勒關(guān)于行星運動的描述，下列說法中正確的是 A.所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上B.所有的行星繞太陽運動的軌道都是圓，太陽處在圓心上C.所有的行星軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等D.不同的行星繞太陽運動的橢

2、圓軌道是不同的【】2.太陽系的幾個行星，與太陽之間的平均距離越大的行星，它繞太陽公轉(zhuǎn)一周所用的時 A.越長B.越短C.相等D.無法判斷二.萬有引力定律(1)內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是互相吸引的，兩個物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比(2)公式：FG,其中，稱為為有引力恒量。(3)適用條件：嚴格地說公式只適用于質(zhì)點間的相互作用，當兩個物體間的距離遠遠大于物體本身的大小時，公式也可近似使用，但此時r應(yīng)為兩物體重心間的距離對于均勻的球體,r是兩球心間的距離 注意： G在數(shù)值上等于質(zhì)量均為1千克的兩個質(zhì)點相距1米時相互作用的萬有引力 測量：卡文迪許扭稱【】如圖所示，兩

3、球的半徑遠小于r，而球質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，則兩球間的萬有引力的人小為 【】如圖所示，在一個半徑為R、質(zhì)量為M的均勻球體中，緊貼球的邊緣挖去一個半徑為R/2的球形空穴后，對位于球心和空穴中心連線上、與球心相距d的質(zhì)點m的引力是多大？三、萬有引力和重力 1重力是地面附近的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的；萬有引力是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力和重力的合力如圖所示，萬有引力F產(chǎn)生兩個效果：一是提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力；二是產(chǎn)生物體的重力由于F向m2r，隨緯度的增大而減小，所以物體的重力隨緯度的增大而增大，即重力加速度從赤道到兩極逐漸增大在赤道處，物體的萬有引力F分解的兩個分力F向和m

4、g剛好在一條直線上，則有F引F向mg.(F向一般很小)2實際上因自轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的重力和萬有引力的差別是很小的，我們往往忽略這種差別(除非涉及并專門討論重力與萬有引力的區(qū)別)，認為物體所受重力就等于萬有引力設(shè)星球質(zhì)量為M，半徑為R，(1)在星球表面重力加速度g.(2)在離星球表面高h處的重力加速度 gh【】一個行星，其半徑比地球的半徑大2倍，質(zhì)量是地球的25倍，則它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的 A.6倍 B.4倍 C.259倍D.12倍【】地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，一飛行器在地球和月球之間，當?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊ο嗟葧r，這飛行器距地心距離與距月心距離之比為 A.1:1 B.

5、3:1 C.6:1 D.9:1【】一個物體在地球表面所受重力為G，則它在距地面高度為地球半徑的3倍時，所受的引力為 A. B. C. D.四天體質(zhì)量和密度的計算 原理：天體對它的衛(wèi)星（或行星）的引力就是衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的向心力 G=mr，由此可得：M=；=（R為行星的半徑）由上式可知，只要用實驗方法測出衛(wèi)星做圓周運動的半徑r及運行周期T，就可以算出天體的質(zhì)量M若知道行星的半徑則可得行星的密度【1】某物體在地面上受到的重力為160 N，將它放置在衛(wèi)星中，在衛(wèi)星以加速度a½g隨火箭加速上升的過程中，當物體與衛(wèi)星中的支持物的相互壓力為90 N時，求此時衛(wèi)星距地球表面有多遠？（地球半

6、徑R6.4×103km,g取10m/s2）【2】天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其運動，并測出了行星的軌道半徑和運行周期。由此可推算出 A行星的質(zhì)量 B行星的半徑 C恒星的質(zhì)量 D恒星的半徑【3】人類發(fā)射的一個空間探測器進入木星的引力范圍后繞木星做勻速圓周運動已知木星的球半徑是R，測得探測器的軌道半徑是r，環(huán)繞周期是T，請計算木星的平均密度.(已知圓球體體積公式V=4R33)【4】s，該中子星并沒有因為自轉(zhuǎn)而解體，則計算中子星的密度最小值的表達式是怎樣的?該中子星的密度至少為多少?【5】登月火箭關(guān)閉發(fā)動機在離月球表面112 km的空中沿圓形軌道運動，周期是120.5 mi

7、n,月球的半徑是1740 km,根據(jù)這組數(shù)據(jù)計算月球的質(zhì)量和平均密度【6】已知火星上大氣壓是地球的1/200火星直徑約為球直徑的一半，地球平均密度地=5.5×103kg/m3，火星平均密度火=4×103kg/m3試求火星上大氣質(zhì)量與地球大氣質(zhì)量之比【】人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為R，線速度為v，周期為T，若要使它周期變?yōu)?T，可能的方法是 AR不變，使線速度變?yōu)関/2 Bv不變，使軌道半徑變?yōu)?RC軌道半徑變?yōu)?D無法實現(xiàn) D衛(wèi)星B在P點的運行加速度大小與衛(wèi)星C的運行加速度大小相等第二節(jié)：人造天體的運動 一、衛(wèi)星的繞行角速度、周期與高度的關(guān)系（1）由，得，當h

8、，v（2）由G=m2（r+h），得=，當h，（3）由G，得T= 當h，T【】如圖所示，衛(wèi)星A，B，C在相隔不遠的不同軌道上，以地球為中心做勻速圓周運動，且運動方向相同。若在某時刻恰好在同一直線上，則當衛(wèi)星B經(jīng)過一個周期時，下列關(guān)于三個衛(wèi)星的位置說法中正確的是 A三個衛(wèi)星的位置仍在一條直線上B衛(wèi)星A位置超前于B，衛(wèi)星C位置滯后于BC衛(wèi)星A位置滯后于B，衛(wèi)星C位置超前于BD由于缺少條件，無法比較它們的位置【】CBAP12.如圖所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球做橢圓軌道運行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點已知A、B、C繞地心運動的周期相同相對于地心，下列說法

9、中不正確的是 A物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的加速度B衛(wèi)星C的運行速度大于物體A的速度 C可能出現(xiàn)：在每天的某一時刻衛(wèi)星B在A的正上方【】bac地球14如圖17所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運動的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是 Ab、c的線速度大小相等，且大于a的線速度；Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度；Cc加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的c；Da衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大?！尽?52003年10月15日，我國神舟五號載人飛船成功發(fā)射。標志著我國的航天事業(yè)發(fā)展到了很高的水平。飛船在繞地球飛行的第5圈進行變軌，由原來的橢圓軌道變?yōu)榫?/p>

10、地面高度為h的圓形軌道。已知地球半徑為R，地面處的重力加速度為g.求：1）飛船在上述圓軌道上運行的速度v；2）飛船在上述圓軌道上運行的周期T.二、三種宇宙速度： 第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：v1=7.9km/s，人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度。 第二宇宙速度（脫離速度）：v2=11.2km/s，使衛(wèi)星掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度。 第三宇宙速度（逃逸速度）：v3=16.7km/s，使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。三、第一宇宙速度的計算方法一：地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力就是衛(wèi)星做圓周運動的向心力G=m，v=。當h，v，所以在地球表面附近衛(wèi)星的速度是它運行的

11、最大速度。其大小為rh（地面附近）時，=79×103m/s方法二：在地面附近物體的重力近似地等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，重力就是衛(wèi)星做圓周運動的向心力當rh時ghg 所以v1=79×103m/s第一宇宙速度是在地面附近hr，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度【】一個宇航員在半徑為R的星球上以初速度v0豎直上拋一物體，經(jīng)ts后物體落回宇航員手中為了使沿星球表面拋出的物體不再落回星球表面，拋出時的速度至少為多少？【】在一個半徑為R的行星表面以初速度v0豎直上拋一物體，上升的最大高度為h，那么此行星上的第一宇宙速度為多少？【】某物體在地面上的重力為160N，現(xiàn)將它放置在衛(wèi)星中，在衛(wèi)

12、星以加速度a=g/2，隨火箭加速上升的過程中，當物體與衛(wèi)星中的支持物的相互擠壓力為90N時，求此時衛(wèi)星距地球表面有多遠？（地球半徑R6.4×103km,取重力加速度g=10m/s2）四、兩種最常見的衛(wèi)星 近地衛(wèi)星。 近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認為等于地球半徑R，由式可得其線速度大小為v1=7.9×103m/s；由式可得其周期為T=5.06×103s=84min。由、式可知，它們分別是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小周期。 神舟號飛船的運行軌道離地面的高度為340km，線速度約7.6km/s，周期約90min。 同步衛(wèi)星?！巴健钡暮x就是和地球

13、保持相對靜止，所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，即T=24h。由式G=m= m（r+h）可得，同步衛(wèi)星離地面高度為 hr3·58×107 m即其軌道半徑是唯一確定的離地面的高度h=3.6×104km，而且該軌道必須在地球赤道的正上方，運轉(zhuǎn)方向必須跟地球自轉(zhuǎn)方向一致即由西向東。如果僅與地球自轉(zhuǎn)周期相同而不定點于赤道上空，該衛(wèi)星就不能與地面保持相對靜止。因為衛(wèi)星軌道所在平面必然和地球繞日公轉(zhuǎn)軌道平面重合，同步衛(wèi)星的線速度 v=3.07×103m/s通訊衛(wèi)星可以實現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)播，從圖可知，如果能發(fā)射三顆相對地面靜止的衛(wèi)星（即同步衛(wèi)星）并相互聯(lián)網(wǎng)，即可覆蓋全球的每個

14、角落。由于通訊衛(wèi)星都必須位于赤道上空3.6×107m處，各衛(wèi)星之間又不能相距太近，所以，通訊衛(wèi)星的總數(shù)是有限的。設(shè)想在赤道所在平面內(nèi)，以地球中心為圓心隔50放置一顆通訊衛(wèi)星，全球通訊衛(wèi)星的總數(shù)應(yīng)為72個。【】關(guān)于地球同步通迅衛(wèi)星，下列說法正確的是 A它一定在赤道上空運行B各國發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都一樣C它運行的線速度一定等于第一宇宙速度D它運行的線速度介于第一和第二宇宙速度之間五，雙星模型 【】天文學(xué)上把兩個相距較近，由于彼此的引力作用而沿各自的軌道互相環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的恒星系統(tǒng)稱為“雙星”系統(tǒng)，設(shè)一雙星系統(tǒng)中的兩個子星保持距離不變，共同繞著連線上的某一點以不同的半徑做勻速圓周運動，則 A

15、.兩子星的線速度的大小一定相等 B.兩子星的角速度的大小一定相等C.兩子星受到的向心力的大小一定相等 D.兩子星的向心加速度的大小一定相等【例9】如圖組成雙星的星體A和B。它們在相互的萬有引力作用下間距保持不變，并沿半徑不同的同心圓軌道做勻速圓周運動。如果雙星間距為L，質(zhì)量分別為M1和M2，試計算：（1）雙星的軌道半徑；（2）雙星的運行周期；（3）雙星的線速度。六.了解不同高度的衛(wèi)星飛行速度及周期的數(shù)據(jù) 衛(wèi)星飛行速度及周期僅由距地高度決定與質(zhì)量無關(guān)。設(shè)衛(wèi)星距地面高度為h，地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星飛行速度為v，則由萬有引力充當向心力可得v=GM/（R+h）½。知道了衛(wèi)星距離地面

16、的高度，就可確定衛(wèi)星飛行時的速度大小。不同高度處人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度及周期見下表：高度(km)030050010003000500035900（同步軌道）38000（月球軌道）環(huán)繞速度(km/s)7.917 .737. 627.366.535.292.770.97周期（分）84.490 .594.510515021023小時56分28天七、衛(wèi)星的超重和失重（1）衛(wèi)星進入軌道前加速過程，衛(wèi)星上物體超重 (2)衛(wèi)星進入軌道后正常運轉(zhuǎn)時，衛(wèi)星上物體完全失重【】設(shè)人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星離地面越高，則衛(wèi)星的（ ）A速度越大 B角速度越大 C向心加速度越大；D周期越長 【】設(shè)地球的半徑為

17、R0，質(zhì)量為m的衛(wèi)星在距地面R0高處做勻速圓周運動，地面的重力加速度為g0，則以下說法錯誤的是（ ）A.衛(wèi)星的線速度為； B.衛(wèi)星的角速度為；C.衛(wèi)星的加速度為； D.衛(wèi)星的周期；八、人造天體的發(fā)射與變軌【】 如圖所示，某次發(fā)射同步衛(wèi)星時，先進入一個近地的圓軌道，然后在P點點火加速，進入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道（該橢圓軌道的近地點為近地圓軌道上的P，遠地點為同步軌道上的Q），到達遠地點時再次自動點火加速，進入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的速率為v1，在P點短時間加速后的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達遠地點Q時的速率為v3，在Q點短時間加速后進入同步軌道后的速率為v4。試比較v1、v2、v3、v4的大

18、小，并用小于號將它們排列起來_。Qv2v3Pv4v1 衛(wèi)星的回收實際上是衛(wèi)星發(fā)射過程的逆過程?！尽吭诳罩酗w行了十多年的“和平號”航天站已失去動力，由于受大氣阻力作用其繞地球轉(zhuǎn)動半徑將逐漸減小，最后在大氣層中墜毀，在此過程中下列說法正確的是（ ） A航天站的速度將加大 B航天站繞地球旋轉(zhuǎn)的周期加大 C航天站的向心加速度加大 D航天站的角速度將增大 【】“神舟三號”順利發(fā)射升空后，在離地面340km的圓軌道上運行了108圈。運行中需要進行多次“軌道維持”。所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小方向，使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運行。如果不進行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣