《2023届高考物理一轮复习热点题型归类训练》专题10 天体运动（解析版）

3.0 envi 2025-05-07 18 4 2.09MB 27 页 3知币

专题 10  天体运动
目录
题型一 开普勒定律的应用..................................................................................................................................... 1
题型二 万有引力定律的理解.................................................................................................................................. 3
类型 1 万有引力定律的理解和简单计算........................................................................................................ 3
类型 2 不同天体表面引力的比较与计算........................................................................................................ 4
类型 3 重力和万有引力的关系........................................................................................................................ 5
类型 4 地球表面与地表下某处重力加速度的比较与计算............................................................................. 7
题型三 天体质量和密度的计算.............................................................................................................................. 8
类型 1 利用“重力加速度法”计算天体质量和密度..................................................................................... 8
类型 2 利用“环绕法”计算天体质量和密度................................................................................................. 9
类型 3 利用椭圆轨道求质量与密度.............................................................................................................. 11
题型四 卫星运行参量的分析................................................................................................................................ 13
类型 1　卫星运行参量与轨道半径的关系.................................................................................................... 13
类型 2  同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较...................................................................................... 15
类型 3 宇宙速度............................................................................................................................................. 17
题型五 卫星的变轨和对接问题............................................................................................................................ 19
类型 1 卫星变轨问题中各物理量的比较....................................................................................................... 19
类型 2 卫星的对接问题.................................................................................................................................. 22
题型六 天体的“追及”问题................................................................................................................................ 23
题型七 星球稳定自转的临界问题........................................................................................................................ 25
题型八 双星或多星模型....................................................................................................................................... 26
类型 1  双星问题............................................................................................................................................. 27
类型 2 三星问题............................................................................................................................................. 29
类型 4 四星问题............................................................................................................................................. 31
题型一 开普勒定律的应用
【解题指导】1．行星绕太阳运动的轨道通常按圆轨道处理．
2.由开普勒第二定律可得 Δl1r1＝Δl2r2，v1·Δt·r1＝v2·Δt·r2，解得＝，即行星在两个位置的速度之比与到太阳
的距离成反比，近日点速度最大，远日点速度最小．
3．开普勒第三定律＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体 k值不同，且该定律只能用在
同一中心天体的两星体之间．
【例 1】(2022·山东潍坊市模拟)中国首个火星探测器“天问一号”，已于 2021 年2月10 日成功环绕火星运
动。若火星和地球可认为在同一平面内绕太阳同方向做圆周运动，运行过程中火星与地球最近时相距 R0、

最远时相距 5R0，则两者从相距最近到相距最远需经过的最短时间约为(　　)

A．365 天 B．400 天

C．670 天 D．800 天

【答案】　B

【解析】　设火星轨道半径为 R1，公转周期为 T1，地球轨道半径为 R2，公转周期为 T2，依题意有 R1－R2＝

R0，R1＋R2＝5R0，解得 R1＝3R0，R2＝2R0，根据开普勒第三定律有＝，解得 T1＝年，设从相距最近到相距

最远需经过的最短时间为 t，有 ω2t－ω1t＝π，ω＝，代入数据可得 t＝405 天，故选项 B正确。

【例 2】(多选)如图，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经过 M、Q到N的运动

过程中(　　)

A．从 P到M所用的时间等于

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

【答案】　CD

【解析】　由行星运动的对称性可知，从 P经M到Q点的时间为 T0，根据开普勒第二定律可知，从 P到

M运动的速率大于从 M到Q运动的速率，可知从 P到M所用的时间小于 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；根据开普勒第二定律可知，从 P到Q阶段，速

率逐渐变小，选项 C正确；海王星受到的万有引力指向太阳，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。

【例 3】(2021·全国甲卷，18)2021 年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次

近火制动后，进入运行周期约为 1.8×105 s 的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为 2.8×105

m。已知火星半径约为 3.4×106 m，火星表面处自由落体的加速度大小约为 3.7 m/s2，则“天问一号”的停

泊轨道与火星表面的最远距离约为(　　)

A．6×105 m B．6×106 m

C．6×107 m D．6×108 m

【答案】　C

【解析】　在火星表面附近，对于绕火星做匀速圆周运动的物体，有 mg 火＝mR 火，得 T＝，根据开普勒第

三定律，有＝，代入数据解得 l远≈6×107 m，C正确。

题型二万有引力定律的理解

【解题指导】1．万有引力与重力的关系

地球对物体的万有引力 F表现为两个效果：一是重力 mg，二是提供物体随地球自转的向心力 F向。

(1)在赤道上：G＝mg1＋mω2R。

(2)在两极上：G＝mg0。

(3)在一般位置：万有引力 G等于重力 mg 与向心力 F向的矢量和。

越靠近南、北两极，g值越大，由于物体随地球自转所需的向心力较小，常认为万有引力近似等于重力，

即＝mg。

2．星球上空的重力加速度 g′

星球上空距离星体中心 r＝R＋h处的重力加速度 g′，mg′＝，得 g′＝，所以＝。

类型 1 万有引力定律的理解和简单计算

【例 1】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变化关系的图像是(　　)

【答案】　D

【解析】　在嫦娥四号探测器“奔向”月球的过程中，根据万有引力定律 F＝G，可知随着 h的增大，探测

器所受的地球引力逐渐减小，但不是均匀减小的，故能够描述 F随h变化关系的图像是 D.

【例 2】(多选)在万有引力定律建立的过程中，“月—地检验”证明了维持月球绕地球运动的力与地球对苹

果的力是同一种力。完成“月—地检验”需要知道的物理量有(　　)

A．月球和地球的质量

B．引力常量 G和月球公转周期

C. 地球半径和“月—地”中心距离

D．月球公转周期和地球表面重力加速度 g

【答案】　CD

【解析】　地球表面物体的重力等于万有引力，有

mg＝G，即 gR2＝Gm 地

根据万有引力定律和牛顿运动第二定律，有

G＝ma

可算出月球在轨道处的引力加速度为

a＝G＝

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

3 知币 4人已下载

立即下载

《2023届高考物理一轮复习热点题型归类训练》专题10 天体运动（解析版）.docx

共27页,预览5页

还剩页未读，继续阅读

《2023届高考物理一轮复习热点题型归类训练》专题10 天体运动（解析版）

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: