2023屆高三物理復習重難點突破32天體質量密度的計算宇宙速度衛星的追及問題（解析版）一、選擇題（每題5分，共20分）A.天體的質量可以通過萬有引力定律直接計算得到B.天體的密度可以通過質量和體積的計算得到C.天體的質量和密度可以通過觀測其軌道運動直接計算得到D.天體的質量和密度與其所處環境無關A.第一宇宙速度是人造衛星在近地圓軌道上的運行速度B.第二宇宙速度是人造衛星掙脫地球引力束縛的最小發射速度C.第三宇宙速度是人造衛星繞太陽運動的速度D.宇宙速度與天體的質量和半徑無關A.衛星的追及問題可以通過求解兩個衛星的相對速度得到B.衛星的追及問題與衛星的質量和密度無關C.衛星的追及問題可以通過求解兩個衛星的軌道參數得到D.衛星的追及問題與衛星的發射速度有關A.天體的質量可以通過觀測其軌道運動直接計算得到B.天體的密度可以通過觀測其軌道運動直接計算得到C.天體的質量和密度可以通過萬有引力定律和觀測數據計算得到D.天體的質量和密度與其所處環境無關二、填空題（每題5分，共20分）1.天體的質量可以通過萬有引力定律和觀測數據計算得到，公式為：_______。2.天體的密度可以通過質量和體積的計算得到，公式為：_______。3.第一宇宙速度是人造衛星在近地圓軌道上的運行速度，公式為：_______。4.第二宇宙速度是人造衛星掙脫地球引力束縛的最小發射速度，公式為：_______。5.衛星的追及問題可以通過求解兩個衛星的相對速度得到，公式為：_______。三、計算題（每題15分，共30分）1.已知地球的半徑為6400km，地球表面的重力加速度為9.8m/s2，求地球的質量和密度。2.已知人造衛星的軌道半徑為地球半徑的6倍，求該衛星的運行速度。3.已知兩個衛星的軌道半徑分別為地球半徑的2倍和3倍，求兩個衛星的追及時間。四、分析題（每題25分，共50分）1.分析天體質量密度的計算方法，并說明其物理意義。2.分析宇宙速度的物理意義，并說明其與天體運動的關系。3.分析衛星的追及問題，并說明其與衛星軌道參數的關系。4.結合實際案例，分析天體質量密度的計算、宇宙速度和衛星的追及問題在實際應用中的重要性。五、實驗題（每題30分，共60分）1.設計一個實驗方案，通過觀測數據計算地球的質量和密度，并分析實驗誤差。2.設計一個實驗方案，通過觀測數據計算人造衛星的運行速度，并分析實驗誤差。3.設計一個實驗方案，通過觀測數據計算兩個衛星的追及時間，并分析實驗誤差。4.結合實際案例，設計一個實驗方案，通過觀測數據計算天體的質量密度、宇宙速度和衛星的追及問題，并分析實驗誤差。一、選擇題1.B2.A3.A4.C二、填空題1.萬有引力定律2.第一宇宙速度3.第二宇宙速度4.第三宇宙速度三、計算題1.地球的質量：\(M=\frac{gR^2}{G}\)地球的密度：\(\rho=\frac{3g}{4\piGR}\)2.衛星的運行速度：\(v=\sqrt{\frac{GM}{r}}\)3.兩個衛星的追及時間：\(t=\frac{2\pi(r_2r_1)}{v_2v_1}\)四、分析題1.天體質量密度的計算方法：通過觀測天體的軌道運動，利用萬有引力定律和牛頓第二定律計算天體的質量；通過質量和體積的計算得到天體的密度。物理意義：天體的質量反映了其引力場的強度，密度反映了天體的物質分布。2.宇宙速度的物理意義：第一宇宙速度是人造衛星在近地圓軌道上的運行速度，第二宇宙速度是人造衛星掙脫地球引力束縛的最小發射速度，第三宇宙速度是人造衛星繞太陽運動的速度。與天體運動的關系：宇宙速度決定了人造衛星能否繞天體運動或掙脫天體引力束縛。3.衛星的追及問題：通過求解兩個衛星的相對速度得到追及時間。與衛星軌道參數的關系：追及時間與兩個衛星的軌道半徑和運行速度有關。4.實際應用中的重要性：天體質量密度的計算、宇宙速度和衛星的追及問題在天文學、航天工程等領域有重要應用，如衛星發射、行星探測等。五、實驗題1.實驗方案：通過觀測地球表面的重力加速度和地球半徑，利用萬有引力定律計算地球的質量和密度。實驗誤差分析：觀測數據的準確性、地球內部物質分布的不均勻性等。2.實驗方案：通過觀測人造衛星的軌道參數，利用萬有引力定律計算衛星的運行速度。實驗誤差分析：觀測數據的準確性、地球質量分布的不均勻性等。3.實驗方案：通過觀測兩個衛星的軌道參數，利用相對速度公式計算追及時間。實驗誤差分析：觀測數據的準確性、衛星軌道參數的變化等。4.實驗方案：結合實際案例，通過觀測數據計算天體的質量密度、宇宙速度和衛星的追及問題。實驗誤差分析：觀測數據的準確性、天體質量分布的不均勻性、衛星軌