天体运动典型例题 (1)

万有引力定律与天体运动问题

一.总体思路：高中阶段中研究天体运动的轨迹近似为圆轨道，向心力唯一来源于万有引力，所以有下列几个参量：线速度V 、角速度ω、周期T 、加速度a 都决定与轨道半径r ，参量之间相互制约。

二.建立方程解决问题的方向：运动学参量给出物体需要的向心力都应与万有引力建立方程．．．．．．．．．．．．．．．．．

，进行讨论。即：F 引＝G 2r Mm ＝???????????=?=?=?=?GM r T r T

m r GM r m r GM v r v m r GM a ma 3

2223222

44ππωω 讨论问题应从a 、v 、ω、T 等的最终表达式．．．．．

出发。 辅助公式：（1）球体体积公式：V ＝

3

4πR 3 （2）密度公式：ρ＝V

M 。 （3）一个重要等式：GM=gR 2,其中g 中心体表面重力加速度，R 为中心球体半经。

三.开普勒第三定律准确应用：

（1）条件：对于同一中心天体。 （2）结论：绕椭圆轨道运动的星体半长轴三次方与周期平方比值为定值即：23

T

r ＝k 。 四．了解几个天体运动中问题：

1.卫星的发射，回收以及平稳运动时物体超、失重问题：

2.所有地球卫星可能存在的轨道问题：

3.“黑洞”问题：“黑洞”不是洞，是一种天体。

4.人造卫星运动中几个关系问题：

(1)环绕速度V 与运动半径r 关系：

（2）人造地球卫星作离心运动和向心运动的关系：

（3）重力加速度g 与向心加速度a 的关系：

（4）宇宙速度（发射速度）与环绕速度关系：

五、同步卫星问题。

六、“神舟”飞船的发射、变轨、漫游和返回着落问题：

1．“神舟”飞船的发射：“神舟”飞船的点火发射，飞船处于加速阶段，飞船的

加速度可达a=4g 。而船箭分离时，宇航员突然有腾空的感觉,此时又进入了失重

状态。飞船入轨后人处于完全失重状态，有“漂浮”的感觉。

2．飞船在椭圆轨道上运动的情景。

4．“神州”飞船遨游太空作圆周运动:

5、“神州”五号飞船安全返回着陆：

七．典型例题例析：

例1．某星球的质量约为地球的9倍，半径为地球一半，若从地球上高为h 处平抛一物体，射程为60m ，则在该星球上以同样初速度平抛同一物体，射程为多少？

解析：设地球表面重力加速度为ｇ，质量为Ｍ０，半径为Ｒ０，抛出物体时间为ｔ，射程为ｓ０，某星球对应物理参量为ｇ、Ｍ０、Ｒ、ｔ、ｓ．

∴ｍｇ０＝Ｇ20

0R m M ①； ｍｇ＝Ｇ2R m M ② 地球表面：ｓ０＝ｖ０ｔ０＝ｖ０

02g h ③； 星球表面：ｓ＝ｖ０ｔ＝ｖ０g h 2 ④； 由①②③④得：ｓ＝10ｍ。

例2．地球赤道上的物体重力加速度为g ，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a ，要使赤道上物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的（）

A 、

a

g ； B 、a a g +； C 、a a g -； D 、a g 。 解析：∵ωωπω/

/2=??=n n n 。 用Ｆ表示万有引力，F Ｎ表示地面给物体的支持力，∴Ｆ－ＦＮ＝Ｆ－ｍｇ＝ｍＲ2ω

①

又有：Ｆ＝ｍａ／＝ｍａ＋ｍｇ＝ｍＲ2/ω ② 由①②得：a

a g +=ωω/。 例3．一物体在地球表面重16N ，它在以5m ／s 2的加速度上升的火箭中的视重为9N 。则此时火箭离地面的距离为地球半径的（）倍。

A 、1

B 、3

C 、5

D 、7。

解析：ｍｇ＝16Ｎ ① 在火箭中视重为９Ｎ，即所受支持力F N ＝９N ②

∴ＦＮ－Ｆ引＝ｍａ ③

由①②③得：Ｆ引＝1Ｎ．

由Ｆ引＝Ｇ得：２０

２引Ｒｒ＝F mg ． ∴ｒ＝4Ｒ０． ∴高度为ｈ＝3Ｒ０。

例4．地核的体积为整个地球体积的1600。地核的质量约为整个地球质量的4300，经估算，地球的平均密度为多少㎏/m 3？

解析：（１）错解：根据密度公式，设地球质量为Ｍ，地球的半径为Ｒ则地核的密度：3

00003

41643R M πρ= , 在赤道表面取一质量为m 的物体，它随地球一起作圆周运动，运动周期等于地球自转周期即为

24h ，根据万有引力等于圆周运动的向心力有：．R T m r Mm G 222??

? ??=π 联立两式：32/75.403m g T

G ==πρ 以上结论显然是错误的，导致错误的原因在于对万有引力与向心力的关系不清楚，对地球赤道表面 的物体与环绕地面运行的卫星区别没有弄清楚，。

正确解答：由于是估算，可以利用地球表面的重力与地球质量半径的关系进而确定地球的密度． 由：ｍｇ＝Ｇ2R m M ① ρ＝v

M ② 由①②得：333611/105.5/10

4.614.3107.648.9343m kg m kg GR g ?=??????==-πρ

∴???

?????=??∴===3

43321111/102.1/105.516.034.016.034.016.034.034.0m kg m kg v v v v M m ＝＝地核平均密度且即由题设１ρρρ 例5．中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度。通过观察已知某中子星的自转角速度πω60=rad/s ，该中子星并没有因为自转而解体，则计算中子星的密度最小值的表达式是怎样的？该中子星的密度至少为多少？

解析：密度最小时即中子星刚好没有解体时的状态，此时赤道上的物体所受万有引力提供向心力，即：Ｇ2R m

M ＝ｍＲω２

G R M 23ω=?． ∴ρ＝v M ＝G

R M πωπ433

423=． 代入数据可求得：ρ＝1.3×1014ｋg ／ｍ３

。

例6．某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观测者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星。试问，春分哪天（太阳光直射赤道）在日落12小时内有多长时间该观测者看不到此卫星？已知地球半径为R ，地球表面处的重力加速度为g ，地球自转周期为T ，不考虑大气对光的折射。

解析：设t 时间观测者看不到此卫星，如图，设此同步卫星轨道半径为r ，因为太阳光直射轨道， 由图可知，αsin ?=r R ,

又由万有引力得： r T

m r Mm G ?=22

24π,2gR GM =,32224πR gT r =∴; 由对称性可知32

24arcsin 22gT R παθ== 3224arcsin /2gT

R T T t πππθωθ===∴ 例7．我国“神州”四号飞船于2002年12月30日在酒泉载人航天发射场由长征二号F 运载火箭成功发射升空。若长征二号F 运载火箭起飞时总重量为4.05×103㎏，起飞推动力为1.35×105N ，运载火箭发射塔高100m 。（g=10m/s 2）试问：

（1）运载火箭起飞时的加速度多大？

（2）假如运载火箭起飞时在推力不变的情况下，忽略空气阻力及运载火箭质量的变化，试确定运载火箭需经多长时间才能飞离发射塔？

（3）这段时间飞船中的“仿真宇航员”承受多大的平均冲击力？（设“仿真宇航员”的质量为65㎏）

（4）飞船在发射升空时，如果真实的宇航员在太空舱内采用站立的姿势，那么，它的心血管系统会受到何种影响？你认为宇航员应采取什么姿势为好？

解析：（１）运载火箭起飞时的加速度： ａ＝33510

50.4101050.41035.1???-?=-M Mg F ＝20ｍ／ｓ２ （２）由ｓ＝21ａｔ２可求得运载火箭飞离发射塔时间：ｔ＝1020

10022=?=a s ｓ≈3.16ｓ． （３）这段时间飞船中的“仿真宇航员”承受的平均冲击力由牛顿第二定律得：F －ｍｇ＝ｍａ ∴F ＝ｍｇ＋ｍａ＝65（20＋20）≈1.95×103Ｎ．

（４）飞船在发射升空时处于超重状态，宇航员若采用站立姿势头部血压会降低，足部血压会升高，大量

血液淤积在下肢静脉中，严重影响静脉血液回流，使心脏输出血量不足，造成头部供血不足。轻则引起视

觉障碍，重则可能导致意识的丧失，所以宇航员采用平躺姿势为好。

例8．“神州”四号飞船完成了他预定空间科学和技术试验后返回舱开始从太空向地球表面按预定的轨道返回，返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降，穿越大气层后，在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降，这一过程中，若返回舱所受空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为K （空气阻力系数），所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱的运动V －T 图像如下图中的AD 曲线所示，图中AB 是曲线在A 点的切线，切线交于横轴一点B 的坐标为（8，0），CD 是曲线AD 的

渐近线。假如返回舱总质量为M ＝400㎏。取g=10m/s 2试问：

（！）返回舱在这一阶段是怎样运动的？

（2）在初始时刻v=160m/s ，它的加速度多大？

（3）推证空气阻力系数K 的表达式。

（4）返回舱在内蒙中部草原着陆时，假如对地作用时间是0.5s 。试问船

舱承受了地面对它多大的作用力？

（5）当返回舱落至离地10Km 时，弹出降落伞是其缓缓下降，在离地尚

有10m 高处的速度仍达14m/s ，为绝对安全这时要启动底部5个反推力小

火箭，实行软着陆。设软着落阶段返回舱作匀减速直线运动至地面时速度

恰好为0。返回舱点燃小火箭前总重量为400㎏，若反推小火箭喷气速度为280m/s ，那么飞船底部每只小火箭推力为多大？估算为软着落所带燃料与氧化剂质量至少应多少千克？

解析：（１）根据ｖ－ｔ图像性质可以得出，该曲线的斜率逐渐减小，说明这一阶段返回舱开始做加速度逐渐减小的减速运动，最后是匀速运动（收尾速度）。

（２）在初始ｖ＝160ｍ／ｓ时，过Ａ点切线的斜率即为此时的加速度大小： ａ＝8

0160-=??t v ＝20ｍ／ｓ２． （３）设返回舱所受空气浮力为Ｆ浮，在ｔ＝０时刻，由牛顿第二定律有：

Ｋｖ２＋Ｆ浮－Ｍｇ＝ｍａ ①

最终速度为ｖｍ＝4ｍ／ｓ，返回舱受力平衡。有：Ｋｖｍ２＋Ｆ浮－Ｍｇ＝０， ② 由①②得：Ｋ＝22m

v v Ma - ． （４）返回舱着地时，受力如右图所示，取竖直方向为正方向，由Ｉ＝?Ｐ得：

（Ｆ－Ｍｇ）?ｔ＝０－Ｍ（－ｖｍ）， ∴Ｆ＝Ｍｇ＋N N t Mv m 31020.75.0440010400?=??? ?

??+?=?． （５）从高10ｍ处以14ｍ／ｓ下降着落到地面速度恰好为０，设加速度为ａ． ∴着落加速度ａ＝22

20/

10

2142s m s v ?=＝9.8ｍ／ｓ2． 设每只小火箭推力为Ｆ０，如右图所示受力，

∴5Ｆ０－Ｍｇ＝Ｍａ，∴Ｆ０＝（ｇ＋ａ）Ｍ／5＝1568Ｎ。

忽略重力作用，由动量守恒可得燃料和氧化剂质量为Ｍ０kg 。

∴400×14＝280×Ｍ０， Ｍｖ＝Ｍ０ｖ／；

∴Ｍ０＝20 kg ．

例9．一组太空人乘坐太空穿梭机，去修理位于地球表面6.0×105m 的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H ，机组人员使穿梭机S 进入与H 相同的轨道并关闭助推火箭，而望远镜H 在S 前方数公里外，如图所示，设G 为引力常量而M 为地球质量，地球半径为R ＝6400Km ，回答下列问题：

（1）在穿梭机内，一质量为70㎏的太空人的视重是多少？

（2）计算轨道上的重力加速度及穿梭机在轨道上的速率和周期？

（3）穿梭机S 能追上哈勃望远镜H 吗？回答“能”还是“不能”，并说明道理。

解析：（１）穿梭机内的人处于完全失重状态，所以视重为零。

（２）由ｍｇ＝Ｇ2r Mm 得：ｇ／＝2/r GM ； ∴()()2652

62/2/104.6106104.6?+??==r r g g ＝0.84， ∴ｇ／＝0.84ｇ＝0.84×9.8ｍ／ｓ２＝8.2ｍ／ｓ２

； 又由Ｇ2r

Mm ＝ｍr v 2得：ｖ＝r GM ． ∴()56//

10

646104.6?+?==r r v v ＝0.96ｍ／ｓ． ｖ／＝0.96ｖ＝0.96×7.9ｋｍ／ｓ＝7.6ｋｍ／ｓ． 由T ＝()

≈??+???=35

6//106.7106104.614.322v r π 5.8×103ｓ。 （３）不能。ｓ要追赶上Ｈ，只有先进入较低轨道，必须有Ｇ2r

Mm ＞ｍr v 2，即先减速，才有较大的角速度以超前望远镜，而后再加速进入角Ｈ所在的轨道方可追赶上Ｈ。

高中物理天体运动经典习题

十年高考试题分类解析-物理 1.假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d 。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 A.R d - 1 B.R d +1 C.2)(R d R - D.2 )(d R R - 2．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v 。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N ，已知引力常量为G,，则这颗行星的质量为 A ．mv 2 /GN B ．mv 4 /GN ． C ．Nv 2 /Gm ．D ．Nv 4 /Gm . 3.（2012·北京理综）关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是 4A C 5A. B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心 加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 6.（2012·全国理综）一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k 。设地球的半径为R 。假定地球的密度均匀。已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零，求矿井的深度d . 1.（2011重庆理综第21题）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如题21图所示。该行星与地球的公转半径比为

A ．231N N +?? ??? B.23 1N N ?? ?-?? C ．3 2 1N N +?? ??? D.32 1N N ?? ?-?? 2（2011四川理综卷第17题）据报道，天文学家近日发现了 一颗距地球40光年的 “超级地球”，名为“55Cancrie ”，该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的 1 480 ，母星的体积约为太阳的60倍。假设母星与太阳密度相同，“55Cancrie ”与地球均做匀速圆周运动，则“55Cancrie ”与地球的 A. B. C.1.m 1、m 2、M （M >>m 1，M >>m 2）.在C 的万有引力作用下，a 、b 从2运行周期和相应的圆轨道半径，T 0和R 0是 3．（2010，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为2g ，则 A ．1g a =B ．2g a =C ．12g g a +=D ．21g g a -= 4（2010四川理综卷第17题）.a 是地球赤道上一栋建筑，b 是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6×106 m 的卫星，c 是地球同步卫星，某一时刻b 、c 刚好位于a 的正上方（如图甲所示），经48h ，a 、b 、c 的大致位置 是图乙中的（取地球半径R=6.4×106m ，地球表面重力加速度g=10m/s 2 ，π 5．(2010安徽理综)为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时，周期分别为T 1和T 2。火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G 。仅利用以上数据，可以计算出 A ．火星的密度和火星表面的重力加速度

天体运动习题及答案

1．若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径为r ，周期为T ，引力常量为G ，则 可求得( B ) A ．该行星的质量 B ．太阳的质量 C ．该行星的平均密度 D ．太阳的平均密度 2．有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面表面处重力加速 度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的(D ) A .14 B ．4倍 C ．16倍 D ．64倍 3．火星直径约为地球直径的一半，质量约为地球质量的十分之一，它绕太阳公转的轨道 半径约为地球绕太阳公转半径的1.5倍．根据以上数据，下列说法中正确的是(AB ) A ．火星表面重力加速度的数值比地球表面小 B ．火星公转的周期比地球的长 C ．火星公转的线速度比地球的大 D ．火星公转的向心加速度比地球的大 4．若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T ，引力常量为G ， 那么该行星的平均密度为(B ) A .GT 23π B .3πGT 2 C .GT 24π D .4πGT 2 5．为了对火星及其周围的空间环境进行监测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星 探测器“萤火一号”．假设探测器在离火星表面高度分别为h 1和h 2的圆轨道上运动时， 周期分别为T 1和T 2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，引力常 量为G .仅利用以上数据，可以计算出( A ) A ．火星的密度和火星表面的重力加速度 B ．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力 C ．火星的半径和“萤火一号”的质量 D ．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力 6．设地球半径为R ，a 为静止在地球赤道上的一个物体，b 为一颗近地绕地球做匀速圆 周运动的人造卫星，c 为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为r.下列说法中正确的是( D ) A ．a 与c 的线速度大小之比为r R B ．a 与c 的线速度大小之比为R r C ．b 与c 的周期之比为r R D ．b 与c 的周期之比为R r R r 7．2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务，他的第一次太 空行走标志着中国航天事业全新时代的到来．“神舟七号”绕地球做近似匀速圆周运动， 其轨道半径为r ，若另有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为2r ，则可以确定

万有引力与航天 典型例题

万有引力与航天--例题 考点一 天体质量与密度的计算 1.解决天体(卫星)运动问题的基本思路 (1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力,即 G Mm r 2＝ma n ＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2r T 2 (2)在中心天体表面或附近运动时,万有引力近似等于重力,即G Mm R 2＝mg (g 表示天体表面的重力加速度). 2.天体质量与密度的计算 (1)利用天体表面的重力加速度g 与天体半径R 、 由于G Mm R 2＝mg ,故天体质量M ＝gR 2G , 天体密度ρ＝M V ＝M 43 πR 3＝3g 4πGR 、 (2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T 与轨道半径r 、 ①由万有引力等于向心力,即G Mm r 2＝m 4π2T 2r ,得出中心天体质量M ＝4π2r 3 GT 2; ②若已知天体半径R ,则天体的平均密度 ρ＝M V ＝M 43 πR 3＝3πr 3GT 2R 3; ③若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动,可认为其轨道半径r 等于天体半径R ,则天体密 度ρ＝3πGT 2、可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T ,就可估算出中心天体的密度.

例 1 1798年,英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G ,因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人.若已知万有引力常量G ,地球表面处的重力加速度g ,地球半径R ,地球上一个昼夜的时间T 1(地球自转周期),一年的时间T 2(地球公转周期),地球中心到月球中心的距离L 1,地球中心到太阳中心的距离L 2、您能计算出( ) A.地球的质量m 地＝gR 2G B.太阳的质量m 太＝4π2L 32GT 22 C.月球的质量m 月＝4π2L 31GT 21 D.可求月球、地球及太阳的密度 1.[天体质量的估算]“嫦娥一号”就是我国首次发射的探月卫星,它在距月球表面高度为200

天体运动经典题型分类

万有引力和航天知识的归类分析 一．开普勒行星运动定律 1、开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 2、开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 3、开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 实例、飞船沿半径为r 的圆周绕地球运动，其周期为T ，如图所示。若飞船要返回地面，可在轨道上某点处将速率降到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在某点相切，已知地球半径为R ，求飞船由远地点运动到近地点所需要的时间。 二．万有引力定律 实例2、设想把质量为m 的物体放到地球的中心，地球的质量为M ，半径为R ，则物体与地球间的万有引力是 （ ） A 、零 B 、无穷大 C 、 2 R GMm D 、无法确定 小结：F= 2 2 1r m Gm 的适用条件是什么 三．万有引力与航天 （一）核心知识 万有引力定律和航天知识的应用离不开两个核心 1、 一条主线 ，本质上是牛顿第二定律，即万有引力提供天体做圆周运动所需要的向心力。 2、 黄金代换式 GM ＝g R 2 此式往往在未知中心天体的质量的情况下和一条主线结合使用 （二）具体应用 应用一、卫星的四个轨道参量v 、ω、T 、a 向与轨道半径r 的关系及应用 1、理论依据：一条主线 2、实例分析 如图所示,a 、b 是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,它们距地面 的高度 分别是R 和2R(R 为地球半径).下列说法中正确的是( ) A.a 、b 的线速度大小之比是 2∶1 B.a 、b 的周期之比是1∶2 C.a 、b 的角速度大小之比是3 ∶4 D.a 、b 的向心加速度大小之比是9∶4 小结： 轨道模型： 在中心天体相同的情况下卫星的r 越大v 、ω、a 越小，T 越大，r 相同，则卫星的v 、ω、a 、T 也相同，r 、 v 、ω、a 、T 中任一发生变化其它各量也会变化。 应用二、测量中心天体的质量和密度 1、方法介绍 方法一、“T 、r ”计算法 在知道“T 、r ”或“v 、r ”或“ω、r ”的情况下，根据一条主线均可计算出中心天体的质量，这种方法统称为“T 、r ”计算法。在知道中心天体半径的情况下利用密度公式还可以计算出中心天体的密度。 方法二、“g 、R ”计算法 利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R. 2、实例分析 例4：已知万有引力常量G,地球半径R,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球:绕地球的运转周期T 1,地球的自转周期T 2 , 天体密度故天体质量由于,,2 2G gR M mg R Mm G ==.π43π3 43 GR g R M V M = ==

天体运动经典例题含答案.docx

. 1.人造地球卫星做半径为r，线速度大小为v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的 2 4 倍后，运动半径 为，线速度大小为。 【解析】由 G Mm m 2r 可知，角速度变为原来的 2 r 可知，角速度变为原 倍后，半径变为 2r ，由v r 24 222 来的 4 倍后，线速度大小为2 v。【答案】2r，2 v 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为 v0假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力 计测量一质量为 m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N0，已知引力常量为 G,则这颗行星的质量为 A． mv 2 B. mv 4 C． Nv 2 D. Nv 4 GN GN Gm Gm 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有 G M m /m / v2，宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ，则G M m N ，解 R 2R R 2 得 M= mv 4， B 项正确。【答案】B GN 3.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说确的是 A.太阳对小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年 C.小行星带侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 【答案】 C【解析】根据行星运行模型，离地越远，线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度等于 万有引力加速度，越远越小，各小行星所受万有引力大小与其质量相关，所以只有 C 项对。 4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间 t 小球落回原处 ;若他在某星球表面以相同的速 度竖直上抛同一小球 ,需经过时间 5t 小球落回原处 .(取地球表面重力加速度 2 g=10 m/s ,空气阻力不计 ) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ′. (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶ R 地 =1 ∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地.

平抛运动常见题型考点分类归纳

平抛运动小结 （一）平抛运动的基础知识 1. 定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动。 2. 特点： （1）平抛运动是一个同时经历水平向的匀速直线运动和竖直向的自由落体运动的合运动。 （2）平抛运动的轨迹是一条抛物线，其一般表达式为c bx ax y ++=2 。 （3）平抛运动在竖直向上是自由落体运动，加速度g a =恒定，所以竖直向上在相等的时间相邻的位移的高度之比为5:3:1::321=s s s …竖直向上在相等的时间相邻的位移之差是一个恒量 2gT s s s s I II II III =-=-。 （4）在同一时刻，平抛运动的速度（与水平向之间的夹角为?）向和位移向（与水平向之间的夹角是θ）是不相同的，其关系式θ?tan 2tan =（即任意一点的速度延长线必交于此时物体位移的水平分量的中点）。 3. 平抛运动的规律 描绘平抛运动的物理量有0v 、y v 、v 、x 、y 、s 、?、t ，已知这八个物理量中的任意两个，可以求出其它六个。

（二）平抛运动的常见问题及求解思路 关于平抛运动的问题，有直接运用平抛运动的特点、规律的问题，有平抛运动与圆运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场（包括一些复合场）组合的问题等。本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题，即有关平抛运动的常见问题。 1. 从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度 求解一个平抛运动的水平速度的时候，我们首先想到的法，就应该是从竖直向上的自由落体运动中求出时间，然后，根据水平向做匀速直线运动，求出速度。 [例1] 如图1所示， 处低m h 25.1= 解析：在竖直向上，摩托车越过壕沟经历的时间 s s g h t 5.010 25 .122=?== 在水平向上，摩托车能越过壕沟的速度至少为 s m s m t x v /10/5 .050=== 2. 从分解速度的角度进行解题 对于一个做平抛运动的物体来说，如果知道了某一时刻的速度向，则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。 [例2] 如图2甲所示，以9.8m/s 的初速度水平抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为

天体运动-习题剖析讲课教案

xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考 XXX年级xx班级 姓名：_______________班级：_______________考号：_______________ 题号 一、计算 题 二、选择 题 三、多项 选择 总分 得分 一、计算题 （每空？分，共？分） 1、宇航员站在某一星球距离表面h高度处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，经过时间t后球落到星球表面，已知该星球的半径为R，引力常量为G ，求： （1）该星球表面的重力加速度g （2）物体落地时的速度 （3）该星球的质量 2、图示为宇宙中一恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O的运行轨道近似为圆．已知引力常量为G，天文学家观测得到A行星的运行轨道半径为R0，周期为T0． （1）中央恒星O的质最是多大？ （2）长期观测发现，A行星每隔t0时间其运行轨道便会偏离理论轨道少许，天文学家认为出现这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运行的圆轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同）．根据上述现象和假设，试估算未知行星月的运动周期和轨道半径． 3、某人造地球卫星的高度是地球半径的15倍。试估算此卫星的线速度。已知地球半径R=6400km，g=10m/s2。 4、一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R (R为地球半径)，卫星的运行方向与地球自转方向相同。已知地球自转的角速度为ω，地球表面处的重力加速度为g。 （1）求人造卫星绕地球转动的角速度。 评卷人得分

（2）若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求它下次通过该建筑物上方需要的时间。 5、天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量。（引力常量为G） 6、下图为中国月球探测工程的标志，它以中国书法的笔触，勾勒出一轮明月和一双踏在其上的脚印，象征着月球探测的终极梦想。一位勤于思考的同学为探月宇航员设计了如下实验：在距月球表面高h处以初速度v0水平抛出一个物体，然后测量该平抛物体的水平位移为x，通过查阅资料知道月球的半径为R，引力常量为G，若物体只受月球引力的作用，请你求出： (1)月球表面的重力加速度g月； (2)月球的质量M； (3)在月球表面发射卫星的第一宇宙速度v 7、两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆 心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”， 如图所示．已知双星的质量分别为m1和m2，它们之间的距离为L.求双星运行轨道半 径r1和r2以及运行的周期T . 二、选择题 （每空？分，共？分） 8、如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P 为B、C两卫星轨道的交点．已知A、B、C绕地心运动的周期相同．相对于地心，下列说法中不正确的是 A．物体A和卫星C具有相同大小的加速度 评卷人得分

高中天体运动必备基础知识及例题讲解

授课主题 万有引力与重力的关系 教学目的 理解万有引力与重力之间的关系及会运用知识解此类问题 授课日期及时段 2013.04.06 ;3课时 教学内容 一， 本周错题讲解 二， 知识归纳 ．考点梳理 (1).基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供， 即： Ｇr v m r Mm 22=＝ｍω２ ｒ＝ｍr T 224π (2).估算天体的质量和密度 由G 2r Mm ＝ｍr T 224π得：Ｍ＝2 3 24Gt r π．即只要测出环绕星体M 运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量. 由ρ＝V M ，Ｖ＝34πＲ３ 得： ρ＝3 233R GT r π．R 为中心天体的星体半径 特殊:当ｒ＝Ｒ时，即卫星绕天体M 表面运行时，ρ＝2 3GT π (2003年高考)，由此可以测量天体的密度. (3)行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题

表面重力加速度g 0,由02GMm mg R = 得：02GM g R = 轨道重力加速度g ，由 2()GMm mg R h =+ 得：2 2 0()()GM R g g R h R h ==++ (４)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系 (1)由Ｇr v m r Mm 22=得:ｖ＝r GM ． 即轨道半径越大，绕行速度越小 (2)由Ｇ 2 r Mm ＝ｍω２ ｒ得：ω＝3r GM 即轨道半径越大，绕行角速度越小 (3)由2 224Mm G m r r T π=得：3 2r T GM π = 即轨道半径越大，绕行周期越大. (５)地球同步卫星 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T ＝24h ．要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h ． 由: Ｇ 2 224()Mm m R h T π=+（Ｒ＋ｈ） 得： 2 3 2 4h R GMT π=-=3.6×104ｋｍ=5.6Ｒ Ｒ表示地球半径 三.热身训练 1．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得 A ．火星和地球的质量之比 B ．火星和太阳的质量之比 C ．火星和地球到太阳的距离之比 D ．火星和地球绕太阳运动速度之比 2.宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为Q ．在一次实验时，宇航员将一带负电q （q <

万有引力与航天重点知识归纳及经典例题练习

第五讲 万有引力定律重点归纳讲练 知识梳理 考点一、万有引力定律 1. 开普勒行星运动定律 （1） 第一定律（轨道定律）：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焦点上。 （2） 第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。 （3） 第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相等，表达式： k T a =23 。其中k 值与太阳有关，与行星无关。 （4） 推广：开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，也适用于卫星绕地球运转。当卫星绕行星旋转时，k T a =2 3 ，但k 值不同，k 与行星有关，与卫星无关。 （5） 中学阶段对天体运动的处理办法： ①把椭圆近似为园，太阳在圆心；②认为v 与ω不变，行星或卫星做匀速圆周运动； ③k T R =2 3 ，R ——轨道半径。 2. 万有引力定律 （1） 内容：万有引力F 与m 1m 2成正比，与r 2 成反比。 （2） 公式：2 21r m m G F =，G 叫万有引力常量，2211 /10 67.6kg m N G ??=-。 （3） 适用条件：①严格条件为两个质点；②两个质量分布均匀的球体，r 指两球心间的距离；③一个均匀球体和球外一个质点，r 指质点到球心间的距离。 （4） 两个物体间的万有引力也遵循牛顿第三定律。 3. 万有引力与重力的关系 (1) 万有引力对物体的作用效果可以等效为两个力的作用，一个是重力mg ，另一个是物体随地球自转所需的向心力f ，如图所示。 ①在赤道上，F=F 向+mg ，即R m R Mm G mg 22 ω-=； ②在两极F=mg ，即mg R Mm G =2 ；故纬度越大，重力加速度越大。 由以上分析可知，重力和重力加速度都随纬度的增加而增大。 (2) 物体受到的重力随地面高度的变化而变化。在地面上，2 2 R GM g mg R Mm G =?=；在地球表面高度为h 处： 22)()(h R GM g mg h R Mm G h h +=?=+，所以g h R R g h 2 2 ) (+=，随高度的增加，重力加速度减小。 考点二、万有引力定律的应用——求天体质量及密度 1．T 、r 法：2 3 2224)2(GT r M T mr r Mm G ππ=?=，再根据3 23 33,34R GT r V M R V πρρπ=?== ，当r=R 时，2 3GT πρ= 2．g 、R 法：G g R M mg R Mm G 22 = ?=，再根据GR g V M R V πρρπ43,3 43=?== 3．v 、r 法：G rv M r v m r Mm G 2 22 =?=

高一物理天体运动方面练习题

物理测试 1、 两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动，周期之比为TA ：TB=1：8；则轨道半径之比和运动速率之比分别为（ ） A 、RA ：RB=4:1 vA ：vB=1:2 Ｂ、RA ：RB=4:1 vA ：vB=2:1 Ｃ、RA ：RB=１:４ vA ：vB=1:2 Ｄ、RA ：RB=１:４ vA ：vB=２:１ ２、如图，在一个半径为Ｒ、质量为Ｍ的均匀球体中，紧贴着球的边缘挖去一个半径为Ｒ／２的球星空穴后，剩余的 阴影部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距ｄ的质点ｍ的引力是多大？ ３、两个球形的行星Ａ、Ｂ各有一个卫星ａ和ｂ，卫星的圆轨迹接近各行星的表面。如果两行星质量之比为ＭＡ／ＭＢ＝ｐ，两个行星半径之比ＲＡ／ＲＢ＝ｑ，则两卫星周期之比ＴＡ／ＴＢ为＿＿＿＿＿＿ ４、一颗人在地球卫星以初速度ｖ发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度为２ｖ，该卫星可能（ ） Ａ、绕地球做匀速圆周运动，周期变大 Ｂ、绕地球运动，轨道变为椭圆 Ｃ、不绕地球运动，轨道变为椭圆 Ｄ、挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙 ５、如图，有Ａ、Ｂ两颗行星绕同一颗恒星做圆周运动，Ａ行星的周期为Ｔ１，Ｂ行星的周期为Ｔ２，在某一时刻两行星相距最近，则 （１）至少经过多长时间，两行星再次相距最近？ （２）至少经过多长时间，两行星相距最远？ ６、已知地球的质量为Ｍ，地球的半径为Ｒ，地球的自传周期为Ｔ，地球表面的重力加速度为ｇ，无线电信号的传播 速度为Ｃ，如果你用卫星电话通过地球卫星中的转发器发的无线电信号与对方通话，则在你讲完话后要听到对 方的回话，所需要的最短时间为（ ） Ａ、322244πT gR c ? B 、322242πT gR c ? C 、)4(43222R T gR c -?π D 、)4(23222R T gR c -?π ７、在天体演变过程中，红色巨星发生爆炸后，可以形成中子星，中子星具有极高的密度。 （1）若已知某中子星的密度为ρ，该中子星的卫星绕它作圆周运动，试求该中子星运行的最小周期。

(完整版)天体运动复习题(1)——开普勒三大定律.doc

天体运动复习题（1）——开普勒三大定律 1.关于行星绕太阳运动，下列说法正确的是() A ．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时 速度小，距离大时速度大 B．所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上 C．所有行星绕太阳运动的周期都是相等的 D．行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，是由于太阳对行星的引力作用 a3 2．关于开普勒行星运动的公式T2＝k，以下理解正确的是() A ． k 是一个与行星无关的量 B． T 表示行星运动的自转周期 C． T 表示行星运动的公转周期 D．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为 a 地，周期为 T 地；月球绕地球运转轨道的半长轴为 a 月， 3 3 a地a月 周期为 T 月．则2＝ 2 T地T月 3．据报道， 2009 年 4 月 29 日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星，代号为 2009HC82.该小行星绕太阳一周的时间为 T 年，直径 2～3 千米，而地球与太阳之间的距离为 R0.如果该行星与地球一样，绕太阳运动可近似看做匀速圆周运 动，则小行星绕太阳运动的半径约为() 0 3 2 0 3 1 C．R 0 3 1 D ．R 0 3 A． R T B ．R T T2 T 4．长期以来“卡戎星（Charon）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1=19 600 km， 公转周期 T1=6.39 天。 2006 年 3 月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转 轨道半径 r2 ，则它的公转周期 T2 最接近于（） =48 000 km A ． 15 天B．25 天C． 35 天D． 45 天 5. 如图所示是行星m 绕恒星 M 运动情况的示意图，下列说法正确的是 ( ) A ．速度最大点是 B 点 B．速度最小点是 C 点 C． m 从 A 到 B 做减速运动

天体运动经典例题含答案

1.人造地球卫星做半径为r ，线速度大小为v 的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的 24倍后，运动半径为_________，线速度大小为_________。 【解析】由22Mm G m r r ω=可知，角速度变为原来的24倍后，半径变为2r ，由v r ω=可知，角速度变为原来的24倍后，线速度大小为22v 。【答案】2r ，22 v 2.一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为0v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力 计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为 N ，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为 A ．2GN mv B.4GN mv C ． 2Gm Nv D.4Gm Nv 【解析】卫星在行星表面附近做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有 R v m M G 2/2/R m =，宇航员在行星表面用弹簧测力计测得质量为m 的物体的重为N ，则 N M G =2R m ，解得M=GN 4 mv ，B 项正确。【答案】B 3.如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是 A.太阳对小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于小行星带外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于 地球公转的线速度值 【答案】C 【解析】根据行星运行模型，离地越远，线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度等于万有引力加速度，越远越小，各小行星所受万有引力大小与其质量相关，所以只有C 项对。 4.宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t 小球落回原处;若他在某星球表面以相同的 速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t 小球落回原处.(取地球表面重力加速度g=10 m/s 2,空气阻力不计) (1)求该星球表面附近的重力加速度g ′. (2)已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶R 地=1∶4,求该星球的质量与地球质量之比M 星∶M 地. 答案 (1)2 m/s2 (2)1∶80

平抛运动常见题型考点分类汇总

平抛运动常见题型考点分类汇总

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平抛运动小结 （一）平抛运动的基础知识 1. 定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动。 2. 特点： （1）平抛运动是一个同时经历水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。 （2）平抛运动的轨迹是一条抛物线，其一般表达式为c bx ax y ++=2 。 （3）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，加速度g a =恒定，所以竖直方向上在相等的时间内相邻的位移的高度之比为5:3:1::321=s s s …竖直方向上在相等的时间内相邻的位移之差是一个恒量2 gT s s s s I II II III =-=-。 （4）在同一时刻，平抛运动的速度（与水平方向之间的夹角为?）方向和位移方向（与水平方向之间的夹角是θ）是不相同的，其关系式θ?tan 2tan =（即任意一点的速度延长线必交于此时物体位移的水平分量的中点）。 3. 平抛运动的规律 描绘平抛运动的物理量有0v 、y v 、v 、x 、y 、s 、?、t ，已知这八个物理量中的任意两个，可以求出其它六个。 运动分类 加速度 速度 位移 轨迹 分运动 x 方向 0v t v x 0= 直线 y 方向 g gt 2 2 1gt y = 直线 合运动 大小 g 220)(gt v + 2220)2 1 ()(gt t v + 抛物线 与x 方向的夹角 ?90 tan v gt = ? 0 2tan v gt = θ （二）平抛运动的常见问题及求解思路 关于平抛运动的问题，有直接运用平抛运动的特点、规律的问题，有平抛运动与圆周运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场（包括一些复合场）组合的问题等。本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题，即有关平抛运动的常见问题。 1. 从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度 求解一个平抛运动的水平速度的时候，我们首先想到的方法，就应该是从竖直方向上的自由落体运动中求出时间，然后，根据水平方向做匀速直线运动，求出速度。 [例1] 如图1所示，某人骑摩托车在水平道路上行驶，要在A 处越过m x 5=的壕沟，沟面对面比A 处低m h 25.1=，摩托车的速度至少要有多大？

高中物理天体运动多星问题 (2)

双星模型、三星模型、四星模型 天体物理中的双星，三星，四星，多星系统是自然的天文现象，天体之间的相互作用遵循万 有引力的规律，他们的运动规律也同样遵循开普勒行星运动的三条基本规律。双星、三星系统的等效质量的计算，运行周期的计算等都是以万有引力提供向心力为出发点的。双星系统的引力作用遵循牛顿第三定律：F F ='，作用力的方向在双星间的连线上，角速度相等，ωωω==21。 【例题1】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银 r ，1、 持不变，并沿半径不同的同心轨道作匀速园周运动，设双星间距为L ，质量分别为M 1、M 2，试计算（1）双星的轨道半径（2）双星运动的周期。 解析：双星绕两者连线上某点做匀速圆周运动，即： 22 21212 21L M L M L M M G ωω==---------? ..L L L =+21-------?由以上两式可得：L M M M L 2121+= ，L M M M L 2 12 2+= 又由1 2212214L T M L M M G π=.----------?得：) (221M M G L L T +=

【例题3】我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S 1和S 2构成,两 星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C 做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T ,S 1到C 点的距离为r 1,S 1和S 2的距离为r ,已知引力常量为G .由此可求出S 2的质量为（D ） A .2 12)(4GT r r r -2π B .2 312π4GT r C .2 32π4GT r D .2 122π4GT r r 答案：D , 球A 引球看成似处理 这样算得的运行周期T 。已知地球和月球的质量分别为且A 对A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得L m M T m L +=22)( 化简得) (23 m M G L T +=π ⑵将地月看成双星，由⑴得) (23 1m M G L T +=π 将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得 L T m L GMm 2 2 )2(π= 化简得GM L T 3 22π=

《万有引力与天体运动》练习题

第三节 万有引力?天体运动 随堂演练巩固 1.(2010安徽高考,17)为了对火星及其周围的空间环境进行探测,我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器”萤火一号”.假设探测器在离火星表面高度分别为1h 和2h 的圆轨道上运动时,周期分别为1T 和2T .火星可视为质量分布均匀的球体,且忽略火星的自转影响,万有引力常量为G.仅利用以上数据,可以计算出( ) A.火星的密度和火星表面的重力加速度 B.火星的质量和火星对”萤火一号”的引力 C.火星的半径和”萤火一号”的质量 D.火星表面的重力加速度和火星对”萤火一号”的引力 2.(2010江苏高考,6)2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B 为轨道Ⅱ上的一点,如图所示,关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有( ) A.在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于经过B 的速度 B.在轨道Ⅱ上经过A 的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能 C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D.在轨道Ⅱ上经过A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的加速度 3.(2011宁夏银川二中月考,2)地球同步卫星是指相对地面静止不动的人造地球卫星( ) A.它只能在赤道正上方,且离地心的距离是一定的 B.它可以在地面上任一点的正上方,且离地心的距离可按需要选择不同的值 C.它可以在地面上任一点的正上方,但离地心的距离是一定的 D.它只能在赤道的正上方,但离地心的距离可按需要选择不同的值 4.(人教版必修2,P 44习题4改编)金星的半径是地球的倍,质量是地球的倍,则关于金星表面的自由落体加速度和第一宇宙速度,下列数据正确的是( ) m/2 7, km/s m/2s , km/s m/2s , km/s m/2s ,46 km/s 5.我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体1S 和2S 构成,两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O 做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为1T S ,到O 点的距离为11r S ,和2S 间的距离为r,已知引力常量为G.由此可求出 2S 的质量为( ) A. 2212 4r (r r ) GT π- B. 2312 4r GT π

专题十六：天体运动典型问题

专题十六：天体运动 基本方法：把天体运动看作是匀速圆周运动，F 万=F 向 往往还需要补充一个等式：在天体表面有——GMm/R2=mg 该式被称为黄金代换。 对卫星（行星）模型 卫星（行星）模型的特征是卫星（行星）绕中心天体做匀速圆周运动。 （1）卫星（行星）的动力学特征：中心天体对卫星（行星）的万有引力提供卫星（行星）做匀速圆周运动的向心力，即有： 。 （2）卫星（行星）轨道特征：由于卫星（行星）正常运行时只受中心天体的万有引力作用，所以卫星（行星）平面必定经过中心天体中心。 1)讨论卫星（行星）的向心加速度、绕行速度、角速度、周期与半径的 关系问题。 由得，故越大，越小。 由得，故越大，越小。 由得，故越大，越小。 得，故越大，越长。 2)求中心天体的质量或密度（设中心天体的半径） ①若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的周期与半径 根据得，则 ②若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与半径 由得，则

③若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与周期 由和得，则 ④若已知中心天体表面的重力加速度及中心天体的球半径 由得，则 一、基本规律 1.关于地球的第一宇宙速度,下列说法中正确的是( ) A它是人造地球卫星环绕地球运转的最小速度 B它是近地圆行轨道上人造卫星运行的最大速度 C 它是能使卫星进入近地轨道最小发射速度 D它是能使卫星进入轨道的最大发射速度 2.地球公转的轨道半径为R 1，周期为T 1 ，月球绕地球运转的轨道半径为R 2 ，周期 为T 2 ，则太阳质量与地球质量之比为（） 3.宇宙飞船与目标飞行器在近地圆轨道上成功进行了空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下面说法正确的是（） A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B.如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加 C.如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低 D.航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用 二、赤道上的物体、近地卫星和同步卫星的比较 （1）忽略地球（星球）自转影响，赤道上的物体，万有引力远大于随地球自转所需的向心力。 （2）在地球（星球）表面或地球（星球）上方高空物体所受的重力就是地球（星球）对物体的万有引力。特别的，在星球表面附近对任意质量为m的物体有：

天体运动总复习绝对经典汇总

一．考点梳理 1．考纲要求：万有引力定律的应用、人造地球卫星的运动（限于圆轨道）、动量知识和机械能知识的应用（包括碰撞、反冲、火箭）都是Ⅱ类要求；航天技术的发展和宇宙航行、宇宙速度属Ⅰ类要求。 2．命题趋势：本章内容高考年年必考，题型主要有选择题：如2004年江苏物理卷第4题、2004上海卷第3题、2005年安徽卷第16题、2005年全国卷第3题、2005年北京物理卷第20题、2005年江苏物理卷第5题；计算题：如2001年全国卷第31题、2003年第24题、2004年全国卷第23题、2004年广西物理卷第16题、2005年江苏物理卷第18题、2005年广东卷第15题等。飞船、卫星运行问题与物理知识（如万有引力定律、匀速圆周运动、牛顿运动定律等）及地理知识有十分密切的相关性，以此为背景的高考命题立意高、情景新、综合性强，对考生的理解能力、综合分析能力、信息提炼处理能力及空间想象能力提出了极高的要求，是新高考突出学科内及跨学科间综合创新能力考查的命题热点，亦是考生备考应试的难点. 特别是今年10月神州六号飞船再次实现载人航天飞行试验以来，明年高考有很大可能考查与“神六”相关的天体运动问题。 3．思路及方法： (1).基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供， 即： Ｇr v m r Mm 22=＝ｍω２ ｒ＝ｍr T 224π (2). 由G 2r Mm ＝ｍr T 224π得：Ｍ＝2 324Gt r π．即只要测出环绕星体M 运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量. 由ρ＝V M ，Ｖ＝34πＲ３ 得： ρ＝3 233R GT r π．R 特殊:当ｒ＝Ｒ时，即卫星绕天体M 表面运行时，ρ＝2 3GT π (2003年高考)，由此可以测量天体的密度. (3)行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题 表面重力加速度g 0,由02 GMm mg R = 得：02GM g R = 轨道重力加速度g ，由2()GMm mg R h =+ 得：2 20()()GM R g g R h R h ==++ (４) (1)由Ｇr v m r Mm 2 2=得:ｖ＝r GM (2)由Ｇ2r Mm ＝ｍω２ ｒ得：ω＝3r GM (3)由2 224Mm G m r r T π=得：3 2r T GM π = 即轨道半径越大，绕行周期越大. (５)地球同步卫星 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T ＝24h ．要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h ． 由: Ｇ2 224()Mm m R h T π=+（Ｒ＋ｈ） 2 3 2 4h R GMT π=-=3.6×104ｋｍ=5.6Ｒ Ｒ

天体运动经典题型

3．（湖北省百所重点中学2008 届联考）2007 年3 月26 日，中俄共同签署了《 中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星一火卫一合作的协议》，双方确定于2008年联合对火星及其卫星“火卫一”进行探测。 “火卫一”就在火星赤道正上方运行，与火星中心的距离为9450km ．绕火星1周需7h39min ，若其绕行轨道可简化为圆形轨道，则由以上信息不能确定的是 A A ．火卫一的质量 B ．火星的质量 C ．火卫一的绕行速度 D ．火卫一的向心加速度 5．（湖北省武汉市部分学校2008届新高三起点调研）质量为m 的卫星围绕地球做匀速圆周运动，轨道半径是地球半径的2倍。已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g 。卫星的动能是（ ）A A ． 41mgR B ．2 1 mgR C ．mgR D ．2 mgR 10.（湖北省八校2008届第一次联考）地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地 球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，这飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为 C A ．1∶9 B ．9∶1 C ．1∶10 D ．10∶1 11.（湖北省八校2008届第二次联考）某同学设想驾驶一辆由火箭作动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对于地球速度可以任意增加，不计空气阻力，当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，对此下列说法正确的是（R =6400km, g =10m/s 2） A ．汽车在地面上速度增加时，它对地面的压力增大 B B ．当汽车离开地球的瞬间速度达到28800km/h C ．此“航天汽车”环绕地球做圆周运动的最小周期为1h D ．在此“航天汽车”上弹簧测力计无法测量力的大小 21、（湖北省部分重点中学十一月联考）2007年10月24日，我国发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的路线示意图如图所示，卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道，然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，卫星开始对月球进行探测。已知地球与月球的质量之比为a ，卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b ，卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动，则卫星（ ） AD A B C 、在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度 D 、从停泊轨道进入到地月转移轨道，卫星必须加速 24．（湖北部分重点中学2008届理综第一次联考）某同学设想驾驶一辆由火箭作为动和的陆地太空两用汽车在赤道沿地球自转方向行驶，汽车的行驶速度可以任意增加，当汽车的速度增加到某值v （相对地面）时，汽车与地面分离成为绕地心做圆周运动的“航天汽车” ，