2019届高三物理二轮复习第二部分热点训练: 四 万有引力与天体运动 Word版含解析.pdf
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1、热点四 万有引力与天体运动热点四 万有引力与天体运动 天体运动问题是牛顿运动定律、匀速圆周运动规律、万有引力定律等在现 代科学技术中的综合应用,由于天体运动问题贴近科技前沿,且蕴含丰富的物 理知识,故以此为背景的高考题情境新、综合性强,对考生的理解能力、分析 综合能力、 信息挖掘能力、 空间想象能力等有较高的要求, 因此成为高考的热点, 考查题型一般为选择题。 天体运动问题是牛顿运动定律、匀速圆周运动规律、万有引力定律等在现 代科学技术中的综合应用,由于天体运动问题贴近科技前沿,且蕴含丰富的物 理知识,故以此为背景的高考题情境新、综合性强,对考生的理解能力、分析 综合能力、 信息挖掘能力、 空
2、间想象能力等有较高的要求, 因此成为高考的热点, 考查题型一般为选择题。 考向一 与万有引力有关的估算问题考向一 与万有引力有关的估算问题 (多选多选)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表 面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面 我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表 面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面 4 m 高处做 一次悬停 高处做 一次悬停(可认为是相对于月球静止可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落。已知 探测器的质量约为 ;最后关闭发动机,探测器自由下落。已知 探测器的质量约为 1.310
3、3 kg,地球质量约为月球的,地球质量约为月球的 81 倍,地球半径约为月球 的 倍,地球半径约为月球 的 3.7 倍,地球表面的重力加速度大小约为倍,地球表面的重力加速度大小约为 9.8 m/s2。则此探测器。则此探测器 A在着陆前的瞬间,速度大小约为在着陆前的瞬间,速度大小约为 8.9 m/s B悬停时受到的反冲作用力约为悬停时受到的反冲作用力约为 2103 N C从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒从离开近月圆轨道到着陆这段时间内,机械能守恒 D 在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速 度 在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速 度
4、 解析解析 在地球表面附近有在地球表面附近有 Gmg地 地, 在月球表面附近有 , 在月球表面附近有 Gmg M地 地m R 2 地 地 M月 月m R 2 月 月 月月可得 可得 g月 月 1.656 m/s2, 所以探测器落地的速度为, 所以探测器落地的速度为 v3.64 m/s, 故, 故 A 错错2g月 月h 误;探测器悬停时受到的反冲作用力为误;探测器悬停时受到的反冲作用力为 Fmg月 月 2103 N,B 正确;探测器由 于在着陆过程中开动了发动机,因此机械能不守恒, 正确;探测器由 于在着陆过程中开动了发动机,因此机械能不守恒,C 错误 ; 在靠近星球的轨道 上有 错误 ; 在靠
5、近星球的轨道 上有 Gmgm,即有,即有 v,可知在近月圆轨道上运行的线速度小于,可知在近月圆轨道上运行的线速度小于 Mm R2 v2 R gR 人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度,故选项人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度,故选项 D 正确。正确。 答案答案 BD 考向二 卫星变轨问题考向二 卫星变轨问题 2017 年年 1 月月 18 日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满 完成 日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满 完成 4 个月的在轨测试任务后,正式交付用户单位使用。如图个月的在轨测试任务后,正式交付用户单位使用。如图 1 为“墨子号”为“墨子号” 变轨示意图,轨道变轨示意
6、图,轨道 A 与轨道与轨道 B 相切于相切于 P 点,轨道点,轨道 B 与轨道与轨道 C 相切于相切于 Q 点,以 下说法正确的是 点,以 下说法正确的是 图图 1 A“墨子号”在轨道“墨子号”在轨道 B 上由上由 P 向向 Q 运动的过程中速率越来越大运动的过程中速率越来越大 B“墨子号”在轨道“墨子号”在轨道 C 上经过上经过 Q 点的速率大于在轨道点的速率大于在轨道 A 上经过上经过 P 点的速 率 点的速 率 C“墨子号”在轨道“墨子号”在轨道 B 上经过上经过 P 时的加速度大于在轨道时的加速度大于在轨道 A 上经过上经过 P 点时 的加速度 点时 的加速度 D“墨子号”在轨道“墨子
7、号”在轨道 B 上经过上经过 Q 点时受到的地球的引力小于经过点时受到的地球的引力小于经过 P 点时 受到的地球的引力 点时 受到的地球的引力 解析解析 “墨子号”在轨道“墨子号”在轨道 B 上由上由 P 向向 Q 运动的过程中,逐渐远离地心, 速率越来越小,选项 运动的过程中,逐渐远离地心, 速率越来越小,选项 A 错误 ; “墨子号”在错误 ; “墨子号”在 A、C 轨道上运行时,轨道半径不同, 根据 轨道上运行时,轨道半径不同, 根据 Gm可得可得 v, 轨道半径越大, 线速度越小, 选项, 轨道半径越大, 线速度越小, 选项 B 错误 ; “墨错误 ; “墨 Mm r2 v2 r GM
8、 r 子号”在子号”在 A、B 两轨道上经过两轨道上经过 P 点时,离地心的距离相等,受地球的引力相等, 所以加速度是相等的,选项 点时,离地心的距离相等,受地球的引力相等, 所以加速度是相等的,选项 C 错误;“墨子号”在轨道错误;“墨子号”在轨道 B 上经过上经过 Q 点比经过点比经过 P 点时离地心的距离要远些,受地球的引力要小些,选项点时离地心的距离要远些,受地球的引力要小些,选项 D 正确。正确。 答案答案 D 考向三 双星或多星问题考向三 双星或多星问题 美国的 美国的 LIGO 探测设施接收到一个来自探测设施接收到一个来自 GW150914 的引力波信号, 此信号是由两个黑洞的合
9、并过程产生的。如果将某个双黑洞系统简化为如图 的引力波信号, 此信号是由两个黑洞的合并过程产生的。如果将某个双黑洞系统简化为如图 2 所示的圆周运动模型,两黑洞绕所示的圆周运动模型,两黑洞绕 O 点做匀速圆周运动。在相互强大的引力作用 下,两黑洞间的距离逐渐减小,在此过程中,两黑洞做圆周运动的 点做匀速圆周运动。在相互强大的引力作用 下,两黑洞间的距离逐渐减小,在此过程中,两黑洞做圆周运动的 图图 2 A周期均逐渐增大周期均逐渐增大 B线速度均逐渐减小线速度均逐渐减小 C角速度均逐渐增大角速度均逐渐增大 D向心加速度均逐渐减小向心加速度均逐渐减小 解析解析 根据根据GM1, 解得, 解得M2R
10、1, 同理可得, 同理可得M1R2, M1M2 L2 42R1 T2 42L2 GT2 42L2 GT2 所以所以 M1M2(R1R2),当,当 M1M2不变时,不变时,L 减小,则减小,则 T 减小,减小, 42L2 GT2 42L3 GT2 即双星系统运行周期会随间距减小而减小, 故即双星系统运行周期会随间距减小而减小, 故 A 错误 ; 根据错误 ; 根据 G解得解得 v1 M1M2 L2 M1v2 1 R1 ,由于,由于 L 平方的减小量比平方的减小量比 R1和和 R2的减小量大,则线速度增大,故的减小量大,则线速度增大,故 B GM2R1 L2 错误 ; 角速度错误 ; 角速度 ,
11、结合, 结合 A 可知, 角速度增大, 故可知, 角速度增大, 故 C 正确 ; 根据正确 ; 根据M1a1 2 T GM1M2 L2 M2a2知,知,L 变小,则两星的向心加速度增大,故变小,则两星的向心加速度增大,故 D 错误。错误。 答案答案 C 1.(多选多选)2016 年年 10 月月 19 日凌晨“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实 施自动交会对接。如图 日凌晨“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实 施自动交会对接。如图 3 所示,已知“神舟十一号”与“天宫二号”对接后, 组合体在时间 所示,已知“神舟十一号”与“天宫二号”对接后, 组合体在时间 t 内沿圆周轨道绕地球转过的角度
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