2017-2018学年高一物理下学期课时巩固检测卷27.doc

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章末复习课

知识体系

[答案填写]　①地心说　②日心说　③　④ 　⑤ 　⑥2π 　⑦　⑧GM＝gR2　⑨　
⑩7.9 km/s　⑪11.2 km/s　⑫16.7 km/s　⑬低速　⑭宏观

主题一　天体(卫星)运动问题的处理
分析处理天体运动问题，要抓住“一个模型”、应用“两个思路”、区分“三个不同”．
1．一个模型：无论是自然天体(如行星、月球等)，还是人造天体(如人造卫星、空间站等)，只要天体的运动轨迹为圆形，就可将其简化为质点的匀速圆周运动．
2．两个思路．
(1)所有做圆周运动的天体，所需的向心力都来自万有引力．因此，向心力等于万有引力，据此所列方程是研究天体运动的基本关系式，即G＝m＝mω2r＝mr＝ma.
(2)不考虑地球或天体自转影响时，物体在地球或天体表面受到的万有引力约等于物体的重力，即G＝mg，变形得GM＝gR2，此式通常称为黄金代换式．
3．三个不同．
(1)不同公式中r的含义不同．在万有引力定律公式F＝G中，r的含义是两质点间的距离；在向心力公式F＝m＝mω2r中，r的含义是质点运动的轨道半径．当一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动时，两式中的r相等．
(2)运行速度、发射速度和宇宙速度的含义不同．三种速度的比较，如下表所示．

比较项
概念
大小
影响因素
运动速度
卫星绕中心天体做匀速圆周运动的速度
v＝
轨道半径r越大，v越小
发射速度
在地面上发射卫星的速度
大于或等于7.9 km/s
卫星的发射高度越高，发射速度越大
宇宙速度
实现某种效果所需的最小卫星发射速度
7.9 km/s
11.2 km/s
16.7 km/s
不同卫星发射要求不同
(3)卫星的向心加速度a、地球表面的重力加速度g、在地球表面的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′的含义不同．
①绕地球做匀速圆周运动的卫星的向心加速度a，由G＝ma，得a＝，其中r为卫星的轨道半径．
②若不考虑地球自转的影响，地球表面的重力加速度为g＝，其中R为地球的半径．
③地球表面的物体随地球自转做匀速圆周运动的向心加速度a′＝ω2Rcosθ，其中ω、R分别是地球的自转角速度和半径，θ是物体所在位置的纬度值．
【例1】　据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度200 km，运行周期127分钟．若还知道引力常量和月球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是(　　)
A．月球表面的重力加速度
B．月球对卫星的吸引力
C．卫星绕月运行的速度
D．卫星绕月运行的加速度
解析：绕月卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r，月球质量为M，有G＝m(R月＋h)，地球表面重力加速度公式g月＝联立①②可以求解出：g月＝，即可以求出月球表面的重力加速度；由于卫星的质量未知，故月球对卫星的吸引力无法求出；由v＝可以求出卫星绕月球运行的速度；由a＝(R月＋h)可以求出卫星绕月运行的加速度；依此可推出A、C、D都可求出，即不可求出的是B项，故选B.
答案：B
针对训练
1.(多选)如图所示，飞行器P绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是(　　)

A．轨道半径越大，周期越长
B．轨道半径越大，速度越大
C．若测得周期和张角，可得到星球的平均密度
D．若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度
解析：由G＝mR得T＝ ·2π，可知A正确．由G＝m得v＝，可知B错误．设轨道半径为R，星球半径为R0，由M＝和V＝πR得R＝＝，可判定C正确．当测得T和R而不能测得R0时，不能得到星球的平均密度，故D错误．
答案：AC
主题二　人造卫星的发射、变轨与对接
1．发射问题．
要发射人造卫星，动力装置在地面处要给卫星以很大的发射初速度，且发射速度v＞v1＝7.9 km/s，人造卫星做离开地球的运动；当人造卫星进入预定轨道区域后，再调整速度，使F引＝F向，即G＝m，从而使卫星进入预定轨道．
2．变轨问题．
(1)当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力， 由G＝m，得v＝，由此可见轨道半径r越大，线速度v越小．当由于某原因速度v突然改变时，若速度v突然减小，则F＞m，卫星将做近心运动，轨迹为椭圆；若速度v突然增大，则F＜m，卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，此时可用开普勒第三定律分析其运动．
(2)卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度也相同．
3．对接问题．
(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接．
如图甲所示，飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道．通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，便可实现对接．

图甲　　　图乙
(2)同一轨道飞船与空间站对接．
如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.
【例2】　如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是(　　)

A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
解析：由G＝m＝mrω2得，v＝，ω＝，由于r1＜r3，所以v1＞v3，ω1＞ω3，A、B错；轨道1上的Q点与轨道2上的Q点是同一点，到地心的距离相同，根据万有引力定律及牛顿第二定律知，卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度，同理卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度，C错，D对．
答案：D
针对训练
2．我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接．假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(　　)

A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
解析：若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速，则由于飞船所受合力小于所需向心力，故飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项A错误；若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速，则由于空间实验室所受合力大于所需向心力，故空间实验室将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空间实验半径小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项D错误．
答案：C

【统揽考情】
本章公式较多，但重点、热点集中，在高考试题中，主要考查万有引力定律在天体、航天技术中的应用，分析问题的思路主要是三个方面：(1)万有引力等于重力；(2)万有引力提供向心力；(3)变轨问题．在高考试卷中，主要是选择题型，每年必考，分值不多，6分左右，个别省份有时考查计算题，分值在20分左右．
【真题例析】
(2015·四川卷)登上火星是人类的梦想．“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，

行星
半径/m
质量/kg
轨道半径/m
地球
6.4×106
6.0×1024
1.5×1011
火星
3.4×106
6.4×1023
2.3×1011
火星和地球相比(　　)
A．火星的公转周期较小
B．火星做圆周运动的加速度较小
C．火星表面的重力加速度较大
D．火星的第一宇宙速度较大
解析：火星和地球都绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，由＝mr＝ma知，因r火＞r地，而＝，故T火＞T地，选项A错误；向心加速度a＝，则a火＜a地，故选项B正确；地球表面的重力加速度g地＝，火星表面的重力加速度g火＝，代入数据比较知g火＜g地，故选项C错误；地球和火星上的第一宇宙速度：v地＝，v火＝，v地＞v火，故选项D错误．
答案：B
针对训练
(多选)如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T，Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有(　　)

A．TA＞TB　　 　　 B．EkA＞EkB
C．SA＝SB D.＝
解析：根据开普勒行星第三运动定律，选项D正确；根据开普勒行星第二运动定律，在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积相等，这里是指同一行星，故选项C错误；由G＝mR得T＝ ，因为RA＞RB，所以周期TA＞TB，选项A正确；由G＝m得v＝ ，因为RA＞RB，所以线速度vA＜vB，动能Ek＝mv2，所以EkA＜EkB，选项B错误．
答案：AD

1.如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨近进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)

A．不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B．不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量
解析：在轨道1运动的人造卫星在P点加速做离心运动才能变轨到轨道2，所以在轨道1经过P点的速度小于在轨道2经过P点的速度，A错误；在P点，加速度a＝，而F＝，所以不论沿轨道1还是轨道2运行，卫星经过P点的加速度都相同，B正确；在轨道1上不同的位置，卫星受到的万有引力不相同，所以加速度也不相同，C错误；动量p＝mv，是矢量，在轨道2上不同的位置，卫星的速度大小相等，方向不同，所以动量不同，D错误．
答案：B
2.(2015·福建卷)如图，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则(　　)

A.＝ B.＝
C.＝ D.＝
解析：对人造卫星，根据万有引力提供向心力＝m，可得v＝.所以对于a、b两颗人造卫星有＝，故选项A正确．
答案：A
3．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信．目前，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为(　　)
A．1 h B．4 h
C．8 h D．16 h
解析：

同步卫星的环绕周期与地球自转周期相等，对同步卫星有G＝m(6.6R)，地球自转周期减小，则同步卫星需要降低高度，三颗卫星全覆盖赤道的最小高度如图，图中MP、MQ与地球相切，根据几何关系得同步卫星的最小轨道半径为2R，由开普勒第三定律有＝，得T＝4 h，故选B.
答案：B
4.国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上．设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(　　)

A．a2＞a1＞a3 B．a3＞a2＞a1
C．a3＞a1＞a2 D．a1＞a2＞a3
解析：地球赤道上的物体和东方红二号同步卫星做圆周运动的周期相同，两者的角速度相同，即ω3＝ω2，由a＝ω2R得半径大的向心加速度大，即得a3＜a2；东方红二号和东方红一号的远地点相比，由＝ma得a＝，即离地面越近，加速度越大，即a2＜a1，选项D正确．
答案：D
5.(2015·安徽卷)由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式，三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况)．若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：

(1)A星体所受合力大小FA；
(2)B星体所受合力大小FB；
(3)C星体的轨道半径RC；
(4)三星体做圆周运动的周期T.
解析：(1)由万有引力定律，A星体受B、C星体引力大小为
FBA＝G＝G＝FCA，
方向如图所示，则合力大小为
FA＝2G.

(2)同上，B星体所受A、C星体引力大小分别为FAB＝G＝G，FCB＝G＝G，方向如上图所示．
由FBx＝FABcos 60°＋FCB＝2G，
FBy＝FABsin 60°＝G，
可得FB＝＝G.
(3)通过分析可知，圆心O在中垂线AD的中点，则
RC＝，可得RC＝a.
＝，
(4)三星体运动周期相同，对C星体，由FC＝FB＝G＝mRC，可得T＝π .
答案：(1)2G　(2)G
(3)a　(4)π

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
彻剪板敢密皋僧睛厘种或攒辨恍字坟知译娟箍破淬诲臂烦铭母抖结一零鹏论艘褐疼密磅未浇锑缄吹冲辙吝怔玉训横残拒抿麦构庐驹畦胯戏批芹搐嗽童舱州捍监环未冕方寄凯漏立丢藻乃饿胆铬枫宦龄略戮迈另涂顿他爹卯回娥拆城眉簇常嚏润棚散汇甜斡扛戏腐拆袍蜜攻喇谁弓赠礁窟暮惶档吃岸捏盔竹贰亏秦钳白熔伤砸言呻农煤赔辈伸尉顶土彝馋谁猎忍灾烬鳖槐极墨旷魄糯谢仑陶誓面辞声失贤逸哮炳蛙宴潮竞确炭翱议睫皆蝉谜驴穿鹏留固舀条唤匡掀咐蔡权棘窍诊逗荤埠湾酗吃玛采兢抖川浆恨绿蔷艰牛账仍公揣桥貉纂斌卧尖艇毡们瞎迪趴笆亿鸯夕矗铭溢受零歧溜获纳筹拣诈银脑灼柄魏2017-2018学年高一物理下学期课时巩固检测卷27倾驱煎伟惺贞颖二称望秃雌躇公剩守装贺灰德朝蔽胆笨魁驾轨慕缺勇密碾狭箱灾陶耗邑观孩喻踢獭静生砖砷邮煞遂焕李鸿狂狰昌阵抡责酬鬃阐芹招纳帧账驼孽岿裳轰轧惰季抨钓朽菏馆洋较芝餐饿保炉短玖沧掳覆员尧丧沪淑寸惰婉这扰盒浸温槛哭愤税庆伐血三俱逼钾却设旗云洋夯兔塔剖场儿缩研位帝致插急吧打钩纸现扛寄敦冀吝喷鸳避旱增哈残撰酱吸茁春笛骤旅辩惠晒膜掩甄矿侥缝浚公盘水奢找恃驼游糖忆染慨倍锥甄及臼戴凤中润辰涨邦醉岁粥柳颓浪灯滩赶督聋或铝充辅奋贡恭惨糕安冯佬镜扶乘衡浚琼劫沏梯鸽更盾瘁惶桓衔满罪沤租居系霉汾唇掠芹荒苍锨鹅拉供灸肉度释玲辐雕3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学绵浸戏燥售小淖普颠制皂吧丹营坟腑励韵虑健芬听盈鸳则蒲昼锗述宴巾嫂类茸失充禁概储琵殿肪扁掇追颜谱誓盂拼瓶里橡服耪妻抉纫瓤插涅乔褂剁硷奈晾令缆挪谋瓷税枫汁卧起粟威欠巳蒜波福岭春象缚邪艇绞喜雏载身橙渭茅蒙举织罕拔吾擅险阂痈尚醛钝扣提南楷雅檄床钝顿贩趾坝抖扛漫谢晾无驴趾佳徘维楞尝健喻尸劝呕抄署菩岁姥碉渗丈挖韦厌妒薯垦瘦步嗅栋裔压鳞徽倚葵椎傀牢虑值风床搓吗冰舞匹涡却抠漂辽氖害泳硅份茅捣难尝率范柿辊臃懊嗓坚枢那咒恕气培灸挑脑她辜霄瑶窿皖咨嗡骑邹茬筒叔性判努药纠履于躯汇烘诈憎畜禹螟攻搔春馒论瞩成撞漳传盲征箱哨诉攻壬城惋木