高考物理二轮复习专题一力与运动第4讲万有引力与宇宙航行课件（49页PPT）

(共49张PPT)
[复习目标]
1.知道开普勒定律,掌握万有引力定律。
2.会分析处理卫星或天体的运动规律及运行参量的比较等问题。
3.熟练掌握天体运动中的“追及相遇”模型、双星及多星模型等。
D
考向2　天体质量和密度的计算
1.计算天体质量和密度的思路
A
考向3　卫星运动参量的比较
人造卫星运动问题的分析要点
D
[例4]　(2025·四川卷)某人造地球卫星运行轨道与赤道共面,绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号,位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示,T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动,地球质量为M,万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为(　　)
A
考向4　宇宙双星与多星系统模型
[例5]　(2025·黑龙江哈尔滨一模)科学家在地球上用望远镜观测一个双星系统,可观测到一个亮度周期性变化的光点,这是因为其中一个天体挡住另一个天体时,光点亮度会减弱。现科学家用一航天器去撞击双星系统中的一颗小行星,撞击后,科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短。若不考虑撞击引起的小行星质量变化,且撞击后该双星系统仍能稳定运行,则被航天器撞击后(　　)
A.该双星系统的运动周期不变
B.两颗小行星中心连线的距离不变
C.两颗小行星的向心加速度均变大
D.两颗小行星做圆周运动的半径之比变大
C
解决双星或多星问题的技巧
(1)确定系统中心及半径:明确双星或多星的特点、规律,确定系统的中心以及运动的轨道半径。
(2)明确向心力:星体所受的向心力由其他天体对它的万有引力的合力提供。
(3)抓住角速度特点:星体的角速度相等。
(4)清楚星体的轨道半径不是天体间的距离:要利用几何知识,寻找两者之间的关系,正确计算万有引力和向心力。
1.卫星变轨的分析思路
离心运动 近心运动
变轨起因 卫星速度突然增大 卫星速度突然减小
受力分析
变轨结果 变为椭圆轨道运动或再变轨到较大半径圆轨道上运动 变为椭圆轨道运动或再变轨到较小半径圆轨道上运动
2.变轨过程中的能量变化
卫星在同一轨道上稳定运行过程中机械能守恒,在变轨过程中,点火加速,做离心运动,轨道升高,机械能增加;点火减速,做近心运动,轨道降低,机械能减少。
[例6]　(2025·北京卷)2024年6月,嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回。如图所示,探测器在圆形轨道1上绕月球飞行,在A点变轨后进入椭圆轨道2,B为远月点。关于嫦娥六号探测器,下列说法正确的是(　　)
A
A.在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小
B.在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大
C.在轨道2上机械能与在轨道1上相等
D.利用引力常量和轨道1的周期,可求出月球的质量
[例7]　(多选)(2025·广东深圳一模)在系列科幻电影《流浪地球》中,由于太阳寿命将尽,人类计划建造“行星发动机”将地球推离太阳系。太阳系中行星的公转运动可视为匀速圆周运动。如图所示,现计划使用行星发动机进行两次变轨,经过椭圆转移轨道,以最短时间将地球转移到木星轨道上,已知木星公转周期为K年,则(　　)
AC
A
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
2.(2025·云南卷)国际编号为192391的小行星绕太阳公转的周期约为5.8年,该小行星与太阳系内八大行星几乎在同一平面内做圆周运动。规定地球绕太阳公转的轨道半径为1 AU,八大行星绕太阳的公转轨道半径如下表所示。忽略其他行星对该小行星的引力作用,则该小行星的公转轨道应介于(　　)
C
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
轨道半径R/AU 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30
A.金星与地球的公转轨道之间 B.地球与火星的公转轨道之间
C.火星与木星的公转轨道之间 D.天王星与海王星的公转轨道之间
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
BC
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
5.(2025·山东泰安一模)如图所示,A、B是围绕地球运转的两颗卫星,其中A卫星的轨道半径为RA,B卫星的轨道半径为RB,经过相同的时间,A卫星与地心O的连线扫过的面积为SA,B卫星与地心O的连线扫过的面积为SB,已知SB∶SA=1∶2,则RB∶RA的值为(　　)
A.1∶2 B.1∶3
C.1∶4 D.1∶8
4
C
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
C
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
A
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
8.(2025·广东佛山二模)2024年6月25日,嫦娥六号返回器顺利着陆,返回器与主舱室分离后,主舱室通过调整后在圆轨道运行,返回器用“打水漂”的方式再入大气层,最终通过降落伞辅助成功着陆,其主要过程如图所示,已知主舱室维持在半径为r的轨道上做周期为T的匀速圆周运动,引力常量为G,则有(　　)
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
D
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
9.(多选)(2024·河北卷)2024年3月20日,鹊桥二号中继星成功发射升空,为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通信。鹊桥二号采用周期为24 h的环月椭圆冻结轨道(如图),近月点A距月心约为2.0×103 km,远月点B距月心约为1.8×104 km,CD为椭圆轨道的短轴,下列说法正确的是(　　)
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
BD
A.鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12 h
B.鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81∶1
C.鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D.鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9 km/s且小于11.2 km/s
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
D
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
BD
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12
[拓展培优练]
12.(多选)(2025·辽宁本溪二模)北京时间2025年4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。如果“神舟二十号”飞船升空后先进入停泊轨道(即近地圆形轨道),之后进入转移轨道,最后在中国空间站轨道与天和核心舱对接,如图所示。已知中国空间站轨道为圆形轨道,距地面高度为h,飞船在停泊轨道运行的周期为T,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,引力常量为G,则下列说法正确的是(　　)
1
2
3
5
6
7
8
9
10
BC
4
11
12
1
2
3
5
6
7
8
9
10
4
11
12