專題一力與運動第4講萬有引力與航天知識歸納素養(yǎng)奠基第4講萬有引力與航天知識歸納素養(yǎng)奠基第4講萬有引力與航天知識歸納素養(yǎng)奠基第4講萬有引力與航天知識歸納素養(yǎng)奠基5．衛(wèi)星變軌問題：當(dāng)衛(wèi)星速度減小時，F(xiàn)向小于F萬，衛(wèi)星做近心運動而軌道下降，此時F萬做正功，使衛(wèi)星速度增大，變軌成功后可在低軌道上穩(wěn)定運動；當(dāng)衛(wèi)星速度增大時，與此過程相反.第4講萬有引力與航天命題點一開普勒行星運動定律的應(yīng)用細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·浙江卷)太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動．當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，稱為“行星沖日”．已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表：細研命題點提升素養(yǎng)行星名稱地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑R/AU1.01.55.29.51930則相鄰兩次“沖日”時間間隔約為(

)A．火星365天

B．火星800天C．天王星365天 D．天王星800天第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天1．2021年2月，天問一號火星探測器被火星捕獲，經(jīng)過系列變軌后從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”，為著陸火星做準備．如圖所示，陰影部分為探測器在不同軌道上繞火星運行時與火星的連線每秒掃過的面積，下列說法正確的是(

)A．圖中兩陰影部分的面積相等B．從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”探測器周期變大C．從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”探測器機械能變小D．探測器在P點加速度小于在N點的加速度細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天2．(2023·廣東廣州天河一模)據(jù)媒體報道，嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度200km，運行周期127分鐘．若還知道引力常量和月球平均半徑，僅利用以上條件不能求出的是(

)A．月球表面的重力加速度B．月球?qū)πl(wèi)星的吸引力C．衛(wèi)星繞月球運行的速度D．衛(wèi)星繞月球運行的加速度細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天答案：B細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天命題點二研究天體運動的兩個基本關(guān)系式細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·廣東卷)如圖(a)所示，太陽系外的一顆行星P繞恒星Q做勻速圓周運動．由于P的遮擋，探測器探測到Q的亮度隨時間做如圖(b)所示的周期性變化，該周期與P的公轉(zhuǎn)周期相同．已知Q的質(zhì)量為M，引力常量為G.關(guān)于P的公轉(zhuǎn)，下列說法正確的是(

)細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天1.

2021年5月15日7時18分，我國發(fā)射的“祝融號”火星車從火星上發(fā)回遙測信號確認，“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)．火星探測器“天問一號”著陸前通過測試得到，圍繞火星做勻速圓周運動的小天體的速度的平方v2與小天體到火星表面的距離x的關(guān)系如圖所示，圖線縱坐標(biāo)截距為a.若將火星看作質(zhì)量分布均勻、半徑為R的球體，不考慮火星自轉(zhuǎn)，則到火星表面距離為R、做勻速圓周運動的衛(wèi)星的速度大小為(

)細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天2．(2023·北京朝陽一模)科幻電影曾出現(xiàn)太空梯的場景．如圖甲所示，設(shè)想在赤道上建造一個始終與地表垂直的太空梯，航天員可通過梯倉P緩慢地到達太空中某一位置，設(shè)該位置距地心的距離為r，地球半徑為R0.圖乙中曲線A為地球引力對航天員產(chǎn)生的加速度大小隨r變化的圖線；直線B為航天員的向心加速度大小隨r變化的圖線．下列說法正確的是(

)A．航天員在R處的速度等于地球的第一宇宙速度B．乙圖中的r0小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑C．航天員在r0位置時處于完全失重狀態(tài)D．在小于r0的范圍內(nèi)，航天員越接近r0的位置對梯倉的壓力越大細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天命題點三衛(wèi)星運行參數(shù)的分析1．熟記一個模型．無論是自然天體(如地球、月亮)還是人造天體(如宇宙飛船、人造衛(wèi)星)都可以看作質(zhì)點，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運動．2．天體運動中常用的公式．(1)運行天體的線速度：細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·江蘇卷)設(shè)想將來發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運動的軌道上穩(wěn)定運行，該軌道可視為圓軌道．該衛(wèi)星與月球相比，一定相等的是(

)A．質(zhì)量

B．向心力大小C．向心加速度大小 D．受到地球的萬有引力大小細研命題點提升素養(yǎng)答案：C第4講萬有引力與航天1．2022年11月1日，重約23噸的夢天實驗艙與重約60噸的天和核心艙組合體順利對接，完成了中國空間站建設(shè)最后一個模塊的搭建．已知對接后中國空間站距地面高度約為400km，地球同步衛(wèi)星距地面高度約為36000km，二者的運動均視為勻速圓周運動，則(

)A．對接前空間站內(nèi)的宇航員不受地球引力作用B．對接時夢天實驗艙與天和核心艙因相互作用而產(chǎn)生的加速度大小相等C．對接后中國空間站繞地球運行的速度小于7.9km/sD．對接后中國空間站的運行周期大于地球同步衛(wèi)星的運行周期細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天解析：對接前空間站內(nèi)的宇航員依然會受到地球引力的作用，故A項錯誤；對接時夢天實驗艙與天和核心艙因相互作用力大小相等，由牛頓第二運動定律可知，質(zhì)量不同，加速度不同，故B項錯誤；繞地球運行的所有圓周運動衛(wèi)星，其速度都小于第一宇宙速度，故C項正確；中國空間站的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，所以對接后中國空間站的運行周期小于地球同步衛(wèi)星的運行周期，故D項錯誤．故選C.細研命題點提升素養(yǎng)答案：C第4講萬有引力與航天2．量子衛(wèi)星成功運行后，我國將在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系．假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面，如圖所示．已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，圖中P點是地球赤道上一點，由此可知(

)細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天命題點四衛(wèi)星的變軌問題細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天2．各物理量的比較．(1)兩個不同軌道的“切點”處線速度v不相等．圖中vⅢ＞vⅡB，vⅡA＞vⅠ.(2)同一個橢圓軌道上近地點和遠地點線速度v大小不相等．從遠地點到近地點萬有引力對衛(wèi)星做正功，動能增大(引力勢能減小)．圖中vⅡA＞vⅡB，EkⅡA＞EkⅡB，EpⅡA＜EpⅡB.(3)兩個不同圓軌道上線速度v大小不相等．軌道半徑越大，v越小，圖中vⅠ＞vⅢ.細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(5)衛(wèi)星在不同軌道上的機械能E不相等，“高軌高能，低軌低能”．衛(wèi)星變軌過程中機械能不守恒．圖中EⅠ＜EⅡ＜EⅢ.(6)在分析衛(wèi)星運行的加速度時，只要衛(wèi)星與中心天體的距離不變，其加速度大小(由萬有引力提供)就一定與軌道形狀無關(guān)，圖中aⅢ＝aⅡB，aⅡA＝aⅠ.細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天(2023·石景山一模)如圖所示，中國自行研制、具有完全知識產(chǎn)權(quán)的“神舟”飛船某次發(fā)射過程簡化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，由“長征”運載火箭送入近地點為A、遠地點為B的橢圓軌道上，在B點通過變軌進入預(yù)定圓軌道．則(

)A．飛船在B點通過加速從橢圓軌道進入預(yù)定圓軌道B．在B點變軌后，飛船的機械能減小C．在橢圓軌道上運行時，飛船在A點的加速度比B點的小D．在橢圓軌道上運行時，飛船在A點的速度比B點的小細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天1．如圖所示，我國“天問一號”火星探測器在地火轉(zhuǎn)移軌道1上飛行七個月后，于今年2月進入近火點為280千米、遠火點為5.9萬千米的火星停泊軌道2，進行相關(guān)探測后將進入較低的軌道3開展科學(xué)探測．則探測器(

)A．在軌道1上的運行速度不超過第二宇宙速度B．在軌道2上近火點的速率比遠火點小C．在軌道2上近火點的機械能比遠火點大D．在軌道2上近火點減速可進入軌道3細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天解析：第二宇宙速度為脫離地球的引力，則在軌道1上的運行速度超過第二宇宙速度，故A項錯誤；在軌道2上近火點的速率比遠火點大，故B項錯誤；在軌道2上從近火點到遠火點只有引力做功，則機械能守恒，故C項錯誤；在軌道2上近火點減速時，則探測器做近心運動可進入軌道3，故D項正確．故選D項．細研命題點提升素養(yǎng)答案：D第4講萬有引力與航天2.

2022年11月12日10時03分，天舟五號與空間站天和核心艙成功對接，此次發(fā)射任務(wù)從點火發(fā)射到完成交會對接，全程僅用2個小時，創(chuàng)世界最快交會對接紀錄，標(biāo)志著我國航天交會對接技術(shù)取得了新突破．在交會對接的最后階段，天舟五號與空間站處于同一軌道上同向運動，兩者的運行軌道均視為圓周．要使天舟五號在同一軌道上追上空間站實現(xiàn)對接，天舟五號噴射燃氣的方向可能正確的是(

)細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天細研命題點提升素養(yǎng)第4講萬有引力與航天3．近年來，我國航天事業(yè)發(fā)展進入快車道，取得了令世人矚目的成就，“嫦娥”探月，“天問”探火，中國人自己的“太空家園”空間站建成……以下是關(guān)于月球、火星、地球的部分數(shù)據(jù)細研命題點提升素養(yǎng)中心天體天體質(zhì)量/kg天體半徑/km環(huán)繞軌道月球7.3×10221.7×103“嫦娥”四號月球圓形軌道距月表100km火星6.4×10233.4×103“天問”一號火星橢圓軌道近火點距火星