2025届高考物理一轮总复习第4单元曲线运动万有引力与航天作业12万有引力与天体运动相对论课件PPT

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微练一　开普勒定律与行星运动1.关于行星运动的规律,下列说法正确的是(　　)A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的中心处B.行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越大C.离太阳的平均距离越大的行星,绕太阳公转的周期越大D.不同轨道上的行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
解析 根据开普勒第一定律可知,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的焦点处,故A错误;根据开普勒第二定律可知,行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越小,故B错误;根据开普勒第三定律可知,离太阳的平均距离越大的行星,绕太阳公转的周期越大,故C正确;根据开普勒第二定律可知,对于同一行星,行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,故D错误。
2.(2023浙江新昌中学高三选考模拟)百武彗星是人类第一次探测到发射X射线的彗星,它的近日点仅0.1 AU,周期很长(200年以上)。已知地球的轨道半径为1 AU,只考虑行星与太阳间的作用力,说法正确的是(　　)A.百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度小B.百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径C.太阳处在百武彗星椭圆轨道的中心点上D.在远离太阳的过程中,百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
解析 由开普勒第二定律可知百武彗星在近日点的速度比在远日点的速度大,故A错误;根据开普勒第三定律 ,由于百武彗星轨道的周期大于地球公转周期,所以百武彗星轨道的半长轴大于地球的轨道半径,故B正确;太阳处在百武彗星椭圆轨道的焦点上,故C错误;由开普勒第二定律可知在远离太阳的过程中,百武彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不变,故D错误。
3.天问一号进入环绕火星轨道的简化飞行路线图如图所示,在P点进入地火转移轨道,在Q点被火星俘获。已知火星的轨道半径是地球轨道半径的1.5倍,则下列说法正确的是(　　)
A.天问一号在地火转移轨道的周期大于火星的公转周期B.相等时间内天问一号与太阳的连线扫过的面积等于火星与太阳的连线扫过的面积C.在地火转移轨道上天问一号经过P点的速度小于经过Q点的速度D.天问一号从发射到被火星俘获,经历的时间约255天
解析 地火转移轨道的半长轴小于火星的公转半径,据开普勒第三定律可知,天问一号在地火转移轨道的周期小于火星的公转周期,A错误;据开普勒第二定律可知,相等时间内天问一号与太阳的连线扫过的面积相等,相等时间内火星与太阳的连线扫过的面积相等,但相等时间内天问一号与太阳的连线扫过的面积不等于火星与太阳的连线扫过的面积,B错误;据开普勒第二定律可知,在地火转移轨道上天问一号经过P点的速度大于经过Q点的速度,C错误;地火转移轨道的半长轴为 ,天问一号在地火转移轨道上运动和绕地球做匀速圆周运动过程,据开普勒第三定律可得 ,其中T1为天问一号在地火转移轨道上运动的周期,又T地=365天,天问一号从发射到被火星俘获,经历的时间为t= T1,联立解得t≈255天,D正确。
微练二　万有引力及其与重力的关系4.某球形行星质量分布均匀。若航天员到达该星球后,测得该行星赤道上的重力加速度为g1、两极的重力加速度为g2、自转周期为T,则该行星的半径为(　　)
5.(多选)万有引力定律能够很好地将天体运动规律与地球上物体运动规律具有内在一致性统一起来,用弹簧测力计称量一个相对于地球静止的质量为m的小物体的重力,随称量位置的变化可能会有不同的结果,已知地球质量为m0,引力常量为G,将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体,下列说法正确的是(　　)
微练三　天体质量及密度的计算6.(多选)2022年11月30日,神舟十五号载人飞船自主快速交会对接于天和核心舱前向端口,中国空间站首次形成“三舱三船”组合体,达到当前设计的最大构型。中国空间站在离地面400 km高度的圆轨道,做周期为90 min的圆周运动,地球半径为6 400 km,已知引力常量G。由上述资料可以估算出(　　)A.地球自转的周期B.地球的平均密度C.空间站的质量D.地球表面的重力加速度
7.(2023浙江金丽衢十二校高三选考模拟)为了估测太阳的密度,某物理兴趣小组的同学在山顶通过一圆环水平观察早上初升的太阳,如图甲所示,调整圆环的位置,当太阳刚好和圆环的内圈重叠时,测出观测点到圆环的距离为L,如图乙所示,已知圆环内圈的半径为r≪L,地球绕太阳公转的周期为T,引力常量为G,球的体积公式V= πR3,则太阳的密度可近似地表示为(　　)
8.(2023浙江9+1联盟高三选考模拟)2023年5月21日,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭,成功发射首颗内地与澳门合作研制的空间科学卫星“澳门科学一号”。若“澳门科学一号”入轨后,在到地心距离为kR0(其中k为大于1的常数,R0为地球的半径)的轨道上做匀速圆周运动,地球表面的重力加速度大小为g,引力常量为G,球的体积V= πr3(r为球的半径),则下列说法正确的是(　　)
微练四　相对论时空观与牛顿力学的局限性9.牛顿力学不适用于下列哪些运动(　　)A.火箭的发射B.宇宙飞船绕地球的运动C.微观粒子的波动性D.“勇气号”宇宙探测器的运行
解析 牛顿力学适用于宏观、低速物体的运动,而研究微观粒子的波动性时牛顿力学不再适用,故A、B、D正确,与题意不符;C错误,与题意相符。
10.(多选)2023年4月16日,我国首颗低倾角轨道降水测量卫星——“风云三号”G星在酒泉卫星发射中心成功发射。已知地球表面的重力加速度大小为g,地球可视为半径为R的球体,引力常量为G,若“风云三号”G星入轨后绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r,则下列说法正确的是(　　)
11.(2023浙江温州高三一模)2022年7月25日,问天实验舱成功与轨道高度约为430 km的天和核心舱完成对接,对接后组合体绕地球的运动可视为匀速圆周运动。已知地球半径R,引力常量G,地球表面重力加速度g,根据题中所给条件,下列说法正确的是(　　)A.组合体的周期大于24小时B.可以计算出地球的平均密度C.组合体的向心加速度小于赤道上物体随地球自转的向心加速度D.若实验舱内有一单摆装置,将摆球拉开一个小角度静止释放会做简谐运动
体的向心加速度大于同步卫星的向心加速度,但由于同步卫星与赤道上的物体具有相同的角速度,而同步卫星的半径大于赤道上物体的半径,根据公式an=ωr2,所以同步卫星的向心加速度大于赤道上物体的向心加速度,则组合体的向心加速度大于赤道上物体的向心加速度,故C错误;静止释放小球,小球将无法做简谐运动,小球处于完全失重状态,故D错误。
12.(2023浙江义乌高三三模)2023年4月14日,我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”观测部分数据完成了国内外无差别开放,实现了数据共享,体现了大国担当。如图所示,“夸父一号”卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道、椭圆轨道绕地球逆时针运动,圆的半径与椭圆的半长轴相等,两轨道相交于A、B两点,某时刻两卫星与地球在同一直线上,下列说法不正确的是(　　)
A.两卫星在图示位置的速度v1