2020版高考物理二轮复习第1部分专题1力与运动第4讲万有引力与航天教案12页

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高考总复习
万有引力与航天
[高考统计·定方向] (教师授课资源)
考点 考向 五年考情汇总
考向 1.万有引力定律及开普勒行星
运动定律的应用
2019·全国卷Ⅱ T14
2018·全国卷Ⅲ T15
2017·全国卷Ⅱ T19
2016·全国卷Ⅲ T14
1.万有引力定
律的应用
考向 2.天体质量(密度)的估算 2018·全国卷Ⅱ T16
考向 1.天体运行参数
2019·全国卷Ⅲ T15
2018·全国卷Ⅰ T20
2017·全国卷Ⅲ T14
考向 2.地球上的物体和地球卫星 2016·全国卷Ⅰ T17
2.天体运行规
律
考向 3.卫星的变轨与对接问题 2015·全国卷 T21
　万有引力定律的应用(5年 5考)
❶近几年高考对本考点的考查形式以选择题为主。命题点集中在万有引力定律、开普勒
第三定律的应用及天体质量和密度的估算。对开普勒第一定律和开普勒第二定律的命题常以
定性分析或物理学史的形式。
❷预计 2020年命题仍会保持以上特点。
1．(2018·全国卷Ⅲ·T15)为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星 P，其轨道
半径约为地球半径的 16 倍；另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P 与 Q 的周期
之比约为(　　)
A．2∶1 B．4∶1 C．8∶1 D．16∶1
C　[由开普勒第三定律得
r3
T2
＝k，故
TP
TQ
＝ (
RP
RQ )3＝ (
16
4 )3＝
8
1
，C正确。]
2．(2019·全国卷Ⅱ·T14)2019 年 1 月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。
在探测器“奔向”月球的过程中，用 h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引
力，能够描述 F随 h变化关系的图象是(　　)

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A　 　 　B 　　　 C　　　　 D
D　[由万有引力定律可知，探测器受到的万有引力 F＝
GMm
R＋h2
，其中 R 为地球半径。
在探测器“奔向”月球的过程中，离地面距离 h 增大，其所受的万有引力非线性减小，故选
项 D正确。]
3．(多选)(2017·全国卷Ⅱ·T19)如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，
Q 为远日点，M、N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为 T0。若只考虑海王星和太阳之间的
相互作用，则海王星在从 P经 M、Q到 N的运动过程中(　　)
A．从 P到 M所用的时间等于
T0
4
B．从 Q到 N阶段，机械能逐渐变大
C．从 P到 Q阶段，速率逐渐变小
D．从 M到 N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
CD　[从 P 到 Q 的时间为
1
2
T0，根据开普勒行星运动第二定律可知，从 P 到 M 运动的速率
大于从 M到 Q运动的速率，可知 P到 M所用的时间小于
1
4
T0，选项 A错误；海王星在运动过程
中只受太阳的引力作用，故机械能守恒，选项 B 错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，
从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小，选项 C 正确；从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正
功，选项 D正确；故选 C、D。]
4．(2018·全国卷Ⅱ·T16)2018年 2月，我国 500m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲
星“J0318＋0253”，其自转周期 T＝5.19 ms。假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引
力常量为 6.67×10－11 N·m2/kg2。以周期 T稳定自转的星体的密度最小值约为(　　)
A．5×109 kg/m3 B．5×1012 kg/m3
C．5×1015 kg/m3 D．5×1018 kg/m3
C　[毫秒脉冲星稳定自转时由万有引力提供其表面物体做圆周运动的向心力，根据 G
Mm
R2
＝m
4π2R
T2
，M＝ρ·
4
3
πR3，得ρ＝
3π
GT2
，代入数据解得ρ≈5×1015 kg/m3，C正确。]
[教师备选题]
(2016·全国卷Ⅲ·T14)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　)
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律

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C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B　[开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运
动的规律，而牛顿发现了万有引力定律，A、C、D错误，B正确。]
1．开普勒第三定律
(1)
r3
T2
＝k，其中 k与中心天体有关，r是椭圆轨道的半长...