版浙江高中物理学业水平考试物理讲义必修2 第六章 万有引力与航天.docx

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版浙江高中物理学业水平考试物理讲义必修2第六章万有引力与航天

考点及考点要求

知识内容

必考要求

行星的运动

a

太阳与行星间的引力

a

万有引力定律

c

万有引力理论的成就

c

宇宙航行

c

经典力学的局限性

a

考点一　行星的运动

1．地心说和日心说

（1）地心说：

认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．

代表人物：

托勒密

（2）日心说：

认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．

代表人物：

哥白尼

2．开普勒行星运动定律

（1）第一定律（轨道定律）：

太阳系中所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个________上．

（2）第二定律（面积定律）：

对任意一个行星而言，它与太阳的连线在相等的时间内扫过______________．

（3）第三定律（周期定律）：

所有行星的轨道的半长轴的__________跟它的公转周期的__________的比值都相等．

3．开普勒行星运动定律的科学价值

开普勒行星运动定律的发现过程表明，人类认识自然规律应具有实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神．

1．提出“日心说”的科学家是（　　）

A．第谷B．牛顿

C．哥白尼D．开普勒

2．发现行星运动的三个定律的天文学家他的照片如图1所示，他是（　　）

图1

A．开普勒B．伽利略

C．卡文迪许D．爱因斯坦

3．（2015～2016诸暨市第一学期期末）如图2所示为某行星绕太阳运行的椭圆轨道，其中F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，已知该行星在A点的速率比在B点的大，则太阳位于下列哪一位置（　　）

图2

A．F1B．F2

C．OD．在F1与F2之间

4．关于行星的运动，下列说法中不正确的是（　　）

A．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是由于相对运动使得人们观察到太阳东升西落

B．所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度小，远日点速度大

C．开普勒第三定律

＝k，式中k的值仅与中心天体的质量有关

D．开普勒三定律也适用于其他星系的行星运动

考点二　太阳与行星间的引力

1．行星绕太阳做圆周运动需要向心力，其向心力是由________对________的引力提供的．

2．太阳与行星间互有引力作用

（1）太阳对行星的引力和行星对太阳的引力遵循牛顿第三定律．

（2）太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等、方向相反．

3．太阳与行星间引力的方向和表达式

（1）太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线．

（2）太阳与行星间引力的表达式：

__________________.

式中G是比例系数，与太阳、行星无关．

1．关于太阳与行星间引力的公式F＝G

，下列说法正确的是（　　）

A．公式中的G是引力常量，是人为规定的

B．太阳与行星间的引力是一对平衡力

C．公式中的G是比例系数，与太阳质量、行星质量都没有关系

D．公式中的G是比例系数，与太阳的质量有关

2．关于太阳对行星的万有引力F，下列说法正确的是（　　）

A．F与行星和太阳间的距离成正比

B．F与行星和太阳间的距离成反比

C．F与行星和太阳间距离的平方成正比

D．F与行星和太阳间距离的平方成反比

3．2012年12月，经国际小行星命名委员会批准，紫金山天文台发现的一颗绕太阳运行的小行星被命名为“南大仙林星”．如图3所示，轨道上a、b、c、d四个位置中，该行星受太阳引力最大的位置是（　　）

图3

A．aB．bC．cD．d

4．如图4为“嫦娥三号”运行的轨道示意图．“嫦娥三号”在下列位置中，受到月球引力最大的是（　　）

图4

A．太阳帆板展开的位置

B．环月椭圆轨道的远月点

C．环月椭圆轨道的近月点

D．月球表面上的着陆点

考点三　万有引力定律

1．万有引力定律

（1）内容：

两个物体之间的万有引力的大小，跟它们质量的乘积成________，跟它们之间距离的平方成________．

（2）公式：

F＝____________________.

（3）适用条件：

严格来说公式只适用于质点之间的相互作用．

（4）G为引力常量（由英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出），G＝6.67×10－11N·m2/kg2.

2．万有引力的性质

万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力．

1．在物理学发展史上，发现万有引力定律的科学家是（　　）

A．亚里士多德B．胡克

C．牛顿D．卡文迪许

2．下列关于万有引力定律的说法，正确的是（　　）

A．万有引力定律是卡文迪许发现的

B．万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间

C．万有引力定律公式F＝G

中的G是一个比例常数，是没有单位的

D．万有引力定律公式表明，当r等于零时，万有引力为无穷大

3．（2012·浙江6月学考·16）作为科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律向人们揭示了（　　）

A．一切物体都具有惯性

B．力是改变物体运动状态的原因

C．任何两个物体都相互吸引

D．不同形式的能量之间可以相互转化

4．2012年2月25日，我国成功发射了第11颗北斗导航卫星，标志着北斗卫星导航系统建设又迈出了坚实一步．若卫星质量为m、离地球表面的高度为h、地球质量为M、半径为R、G为引力常量，则地球对卫星的万有引力的大小为（　　）

A．G

B．G

C．G

D．G

5．嫦娥三号远离地球飞近月球的过程中，地球和月球对它的万有引力F1、F2的大小变化情况是（　　）

A．F1、F2均减小B．F1、F2均增大

C．F1减小、F2增大D．F1增大、F2减小

6．地球质量大约是月球质量的81倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和到地球中心的距离之比为（　　）

A．1∶27B．1∶9C．1∶3D．9∶1

7．火星的质量和半径分别约为地球的

和

，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为（　　）

A．0.2gB．0.4gC．2.5gD．5g

考点四　万有引力理论的成就

1．万有引力定律在天文学上的重要应用

（1）计算天体的质量．

（2）发现未知天体．

2．称量地球质量的基本思路

（1）不考虑地球自转的影响，地面上物体所受重力等于地球对物体的万有引力．

（2）推导过程：

由mg＝G

得：

地球质量____________________．

3．会用万有引力定律计算天体质量

（1）太阳对行星的万有引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力．

（2）推导过程：

G

＝mω2r，

ω＝

可得__________________________．

1．（2015～2016诸暨市第一学期期末）月球是地球以外人类亲身到过唯一的自然天体．假设月球表面重力加速度为g，月球半径为R，引力常量为G，则月球质量表达式为（　　）

A．M＝gR2B．M＝

C．M＝

D．M＝

2．（台州市六校2015～2016学年度高二第二学期期中考试）2015年12月17日，我国发射了首颗探测“暗物质”的空间科学卫星“悟空”，使我国的空间科学探测进入了一个新阶段．已知“悟空”在距地面为h的高空绕地球做匀速圆周运动，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，则可以求出（　　）

A．“悟空”的质量B．“悟空”的密度

C．“悟空”的线速度大小D．地球对“悟空”的万有引力

3．（2015·浙江温州高一检测）引力常量为G，地球质量为M，地球可看做球体，半径为R，忽略地球的自转，则地球表面的重力加速度为（　　）

A．g＝

B．g＝GR

C．g＝

D．缺少条件，无法计算

4．已知引力常量G，利用下列数据，不能计算出地球质量的是（　　）

A．已知地球的半径R和地面的重力加速度g

B．已知地球绕太阳做匀速圆周运动的半径r和周期T

C．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r和线速度v

D．已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T

5．关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法中正确的是（　　）

A．天王星和海王星，都是运用万有引力定律，经过大量计算以后而发现的

B．在18世纪已经发现的七颗行星中，人们发现第七颗行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一颗行星，是它的存在引起了上述偏差

C．第八颗行星，是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经过大量计算而发现的

D．天王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶合作研究后共同发现的

6．我国已于2013年发射携带月球车的“嫦娥三号”卫星，并将月球车软着陆到月球表面进行勘察，假设“嫦娥三号”卫星绕月球做半径为r的匀速圆周运动，其运动周期为T，已知月球的半径为R，月球车的质量为m，则月球车在月球表面上所受的重力为（　　）

A.

B.

C.

D.

考点五　宇宙航行

1．宇宙速度

（1）第一宇宙速度（环绕速度）：

物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度．

由G

＝

得

v＝

＝

m/s＝__________.

（2）第二宇宙速度：

物体在地面附近发射时脱离地球束缚的最小发射速度，大小为____________．

（3）第三宇宙速度：

物体在地面附近发射时脱离太阳束缚的最小发射速度，大小为____________．

2．人造卫星

卫星运行速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a与轨道半径r的关系

（1）由

＝

有v＝

，即v∝

，故r越大，v越小；

（2）由

＝mω2r有ω＝

，即ω∝

，故r越大，ω越小；

（3）由

＝m（

）2r有T＝2π

，即T∝

，故r越大，T越大；

（4）由

＝ma有a＝

，即a∝

，故r越大，a越小．

3．地球同步卫星

（1）所谓地球同步卫星，指跟着地球自转（相对于地面静止），与地球做同步匀速转动的卫星．

（2）特点

①卫星的周期与地球自转的周期T（或角速度ω）________，T＝24h；

②卫星位于地球赤道的正上方，距地球表面的距离h和线速度都是定值（距地面3.6万公里）；

③卫星的轨道平面与地球的赤道平面重合，绕行方向与地球自转方向相同．

1．2012年10月25日，我国再次成功将一颗北斗导航卫星发射升空，并送入绕地球的椭圆轨道．该卫星发射速度v大小的范围是（　　）

A．v＜7.9km/s

B．7.9km/s＜v＜11.2km/s

C．11.2km/s＜v＜16.7km/s

D．v＞16.7km/s

2．（2012·浙江6月学考·12）2011年11月3日凌晨1时43分，“神舟八号”与“天宫一号”在距地球表面343km的轨道上成功对接成组合体，如图5所示，对于在轨运行的组合体，下列说法正确的是（　　）

图5

A．不受地球引力作用

B．运行周期为24h

C．运行速度小于7.9km/s

D．向心加速度大于9.8m/s2

3．（2015·浙江9月学考测试）某行星有甲、乙两颗卫星，它们的轨道均为圆形，甲的轨道半径为R1，乙的轨道半径为R2，R2＞R1.根据以上信息可知（　　）

A．甲的质量大于乙的质量

B．甲的周期大于乙的周期

C．甲的速率大于乙的速率

D．甲所受行星的引力大于乙所受行星的引力

4．（2015～2016余杭、萧山、新登、昌化四校高二第二学期期中）我国成功发射的“神舟号”载人宇宙飞船和人造地球同步通信卫星都绕地球做匀速圆周运动，已知飞船的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则可判定（　　）