2018高考物理MOOK
作者：徐擁軍
一輪復(fù)習(xí) VOL.09
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一、2017年關(guān)于“萬(wàn)有引力定律”的考試說(shuō)明
考綱Ⅱ級(jí)要求：
（1）萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用；
（2）環(huán)繞速度.
考綱Ⅰ級(jí)要求：
（1）第二宇宙速度和第三宇宙速度；
（2）經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀.
二、易錯(cuò)易混點(diǎn)
1.“地球表面重力”和“地球高空處的重力”
①在地球表面的物體要受到地球自轉(zhuǎn)的影響，特別是在赤道上自轉(zhuǎn)效應(yīng)更明顯，重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力；
②離開(kāi)地球表面到達(dá)地球上空，由于不受地球自轉(zhuǎn)的影響，故重力就是萬(wàn)有引力。
2.區(qū)別：地球表面上的物體（或待發(fā)射的衛(wèi)星）、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星
①地球表面上的物體與同步衛(wèi)星的角速度、周期相同，但地球上的物體受地球自轉(zhuǎn)的影響，萬(wàn)有引力并不是完全充當(dāng)向心力。而同步衛(wèi)星受到地球的萬(wàn)有引力完全充當(dāng)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；
②近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星的原理相同，即都是萬(wàn)有引力全部充當(dāng)向心力，只是軌道半徑不同；
③同步衛(wèi)星是聯(lián)系近地衛(wèi)星和地球表面的物體的橋梁。
4.“衛(wèi)星”與“雙星”
5.衛(wèi)星變軌經(jīng)過(guò)不同軌道相切的同一點(diǎn)，加速度，速度的關(guān)系
6.衛(wèi)星的“向心運(yùn)動(dòng)” “離心運(yùn)動(dòng)” “近心運(yùn)動(dòng)”
7.區(qū)別“環(huán)繞速度” “發(fā)射速度” “第一宇宙速度”
①環(huán)繞速度是指衛(wèi)星在軌飛行的速度；發(fā)射速度是指將衛(wèi)星離開(kāi)地球的拋射速度；第一宇宙速度是指將衛(wèi)星脫離地球的速度；
②第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，也是最大的環(huán)繞速度。
8.“天體半徑” “軌道半徑”和“天體間距”
近地衛(wèi)星的軌道半徑約等于中心天體的半徑，但遠(yuǎn)地衛(wèi)星的軌道半徑等于中心天體的半徑與離地高度之和，即r=R+h；
通常研究衛(wèi)星繞行星運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，衛(wèi)星到行星中心的間距與它們的軌道半徑是相等的，但在宇宙雙星，多星問(wèn)題中，天體間距與軌道半徑是不同的。
9．天體的“追及”“相遇”和地面上的物體的“追及”“相遇”
地面上追及，關(guān)鍵是找出物體間的位移、速度和時(shí)間之間的關(guān)系，運(yùn)動(dòng)路線就在同一軌道上。天體的追及也是找出物理量之間的關(guān)系，但它有較多特別之處。
三、重點(diǎn)疑難問(wèn)題
1.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律
（1）開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；
說(shuō)明：①軌道：橢圓②太陽(yáng)的位置：處在橢圓軌道的一個(gè)公共焦點(diǎn)上。
（2）開(kāi)普勒第二定律（面積定律）：對(duì)于任意行星，與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積；
【典例1】[2016課標(biāo)全國(guó)III卷]關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，下列說(shuō)法符合史實(shí)的是( )
A．開(kāi)普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
B．開(kāi)普勒在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
C．開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因
D．開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律
【解析】在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了開(kāi)普勒天體運(yùn)動(dòng)三定律，找出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。
【答案】B
2.萬(wàn)有引力定律的重要應(yīng)用--“天體質(zhì)量和密度的估算”
4.衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與計(jì)算
但質(zhì)量變大，動(dòng)能變大，故C正確。
【答案】C
5.雙星、多星模型
雙星
(1)模型構(gòu)建
在天體運(yùn)動(dòng)中，將兩顆彼此相距較近，且在相互之間萬(wàn)有引力作用下繞兩者連線上的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的行星稱為雙星。
(2)模型條件
①兩顆星彼此相距較近。
②兩顆星靠相互之間的萬(wàn)有引力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
③兩顆星繞同一圓心做圓周運(yùn)動(dòng)。
(3)模型特點(diǎn)
①“向心力等大反向”——兩顆星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由它們之間的萬(wàn)有引力提供，故F1＝F2，且方向相反，分別作用在兩顆行星上，是一對(duì)作用力和反作用力。
②“周期、角速度相同”——兩顆行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期、角速度相等。
③“半徑反比”——圓心在兩顆行星的連線上，且r1＋r2＝L，兩顆行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與行星的質(zhì)量成反比。
【典例8】2015年4月，科學(xué)家通過(guò)歐航局天文望遠(yuǎn)鏡在一個(gè)河外星系中，發(fā)現(xiàn)了一對(duì)相互環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量雙黑洞系統(tǒng)，如圖所示。這也是天文學(xué)家首次在正常星系中發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量雙黑洞。這對(duì)驗(yàn)證宇宙學(xué)與星系演化模型、廣義相對(duì)論在極端條件下的適應(yīng)性等都具有十分重要的意義。我國(guó)今年底也將發(fā)射全球功能最強(qiáng)的暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星。若圖中雙黑洞的質(zhì)量分別為M1和M2，它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，下列選項(xiàng)正確的是( )
6.衛(wèi)星變軌、航天器的對(duì)接問(wèn)題
由于速度變大，萬(wàn)有引力不足以提供衛(wèi)星在軌道1上做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，衛(wèi)星離心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓軌道2（又叫“轉(zhuǎn)移軌道”）③在P點(diǎn)再次點(diǎn)火加速，進(jìn)行“姿態(tài)調(diào)整”進(jìn)入圓形軌道3（又叫“預(yù)定軌道”）。
（2）航天器的對(duì)接
航天器與宇宙空間站的對(duì)接問(wèn)題，實(shí)際上是兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的航天器的追趕問(wèn)題，本質(zhì)仍然是衛(wèi)星的變軌問(wèn)題.要使航天器與宇宙空間站成功對(duì)接，必須讓航天器在較低軌道上加速，使得航天器離心運(yùn)動(dòng)到外側(cè)宇宙空間站所在的軌道，從而完成兩者對(duì)接。
【典例10】 “嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星繞地運(yùn)行一段時(shí)間后，離開(kāi)地球飛向月球。如圖所示是繞地飛行的三條軌道，軌道1是近地圓形軌道，軌道2和軌道3是變軌后的橢圓軌道。A點(diǎn)是軌道2的近地點(diǎn)，B點(diǎn)是軌道2的遠(yuǎn)地點(diǎn)，衛(wèi)星在軌道1的運(yùn)行速率為7.7 km/s，則下列說(shuō)法中正確的是( )
7.天體的追及相遇問(wèn)題
【典例11】 [2014課標(biāo)全國(guó)I卷]陽(yáng)系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”。據(jù)報(bào)道，2014年各行星沖日時(shí)間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是( )
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