2018高考物理MOOK
作者：徐拥军
一轮复习 VOL.09
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一、2017年关于“万有引力定律”的考试说明
考纲Ⅱ级要求：
（1）万有引力定律及其应用；
（2）环绕速度.
考纲Ⅰ级要求：
（1）第二宇宙速度和第三宇宙速度；
（2）经典时空观和相对论时空观.
二、易错易混点
1.“地球表面重力”和“地球高空处的重力”
①在地球表面的物体要受到地球自转的影响，特别是在赤道上自转效应更明显，重力是万有引力的一个分力；
②离开地球表面到达地球上空，由于不受地球自转的影响，故重力就是万有引力。
2.区别：地球表面上的物体（或待发射的卫星）、近地卫星、同步卫星
①地球表面上的物体与同步卫星的角速度、周期相同，但地球上的物体受地球自转的影响，万有引力并不是完全充当向心力。而同步卫星受到地球的万有引力完全充当绕地球做圆周运动的向心力；
②近地卫星和同步卫星的原理相同，即都是万有引力全部充当向心力，只是轨道半径不同；
③同步卫星是联系近地卫星和地球表面的物体的桥梁。
4.“卫星”与“双星”
5.卫星变轨经过不同轨道相切的同一点，加速度，速度的关系
6.卫星的“向心运动” “离心运动” “近心运动”
7.区别“环绕速度” “发射速度” “第一宇宙速度”
①环绕速度是指卫星在轨飞行的速度；发射速度是指将卫星离开地球的抛射速度；第一宇宙速度是指将卫星脱离地球的速度；
②第一宇宙速度是最小的发射速度，也是最大的环绕速度。
8.“天体半径” “轨道半径”和“天体间距”
近地卫星的轨道半径约等于中心天体的半径，但远地卫星的轨道半径等于中心天体的半径与离地高度之和，即r=R+h；
通常研究卫星绕行星运行问题时，卫星到行星中心的间距与它们的轨道半径是相等的，但在宇宙双星，多星问题中，天体间距与轨道半径是不同的。
9．天体的“追及”“相遇”和地面上的物体的“追及”“相遇”
地面上追及，关键是找出物体间的位移、速度和时间之间的关系，运动路线就在同一轨道上。天体的追及也是找出物理量之间的关系，但它有较多特别之处。
三、重点疑难问题
1.开普勒行星运动规律
（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上；
说明：①轨道：椭圆②太阳的位置：处在椭圆轨道的一个公共焦点上。
（2）开普勒第二定律（面积定律）：对于任意行星，与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积；
【典例1】[2016课标全国III卷]关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
【解析】在天文观测数据的基础上总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律。
【答案】B
2.万有引力定律的重要应用--“天体质量和密度的估算”
4.卫星运行参量的比较与计算
但质量变大，动能变大，故C正确。
【答案】C
5.双星、多星模型
双星
(1)模型构建
在天体运动中，将两颗彼此相距较近，且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的行星称为双星。
(2)模型条件
①两颗星彼此相距较近。
②两颗星靠相互之间的万有引力做匀速圆周运动。
③两颗星绕同一圆心做圆周运动。
(3)模型特点
①“向心力等大反向”——两颗星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，故F1＝F2，且方向相反，分别作用在两颗行星上，是一对作用力和反作用力。
②“周期、角速度相同”——两颗行星做匀速圆周运动的周期、角速度相等。
③“半径反比”——圆心在两颗行星的连线上，且r1＋r2＝L，两颗行星做匀速圆周运动的半径与行星的质量成反比。
【典例8】2015年4月，科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中，发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图所示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。我国今年底也将发射全球功能最强的暗物质探测卫星。若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识，下列选项正确的是( )
6.卫星变轨、航天器的对接问题
由于速度变大，万有引力不足以提供卫星在轨道1上做圆周运动的向心力，卫星离心运动进入椭圆轨道2（又叫“转移轨道”）③在P点再次点火加速，进行“姿态调整”进入圆形轨道3（又叫“预定轨道”）。
（2）航天器的对接
航天器与宇宙空间站的对接问题，实际上是两个圆周运动的航天器的追赶问题，本质仍然是卫星的变轨问题.要使航天器与宇宙空间站成功对接，必须让航天器在较低轨道上加速，使得航天器离心运动到外侧宇宙空间站所在的轨道，从而完成两者对接。
【典例10】 “嫦娥一号”探月卫星绕地运行一段时间后，离开地球飞向月球。如图所示是绕地飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，轨道2和轨道3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点，B点是轨道2的远地点，卫星在轨道1的运行速率为7.7 km/s，则下列说法中正确的是( )
7.天体的追及相遇问题
【典例11】 [2014课标全国I卷]阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是( )
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