高三物理典型问题 热点问题分析 新课标 人教版.doc

高三物理典型问题 热点问题分析 http://www.DearEDU.com 1、 神六载人航天飞船涉及问题 喷气 人造地球卫星的动态分析 摩擦 利用供需平衡及能量转化进行分析 变轨 发射阶段：牛顿运动定律、万有引力定律、动能定理（超重） 回收阶段：牛顿运动定律、万有引力定律、动能定理（先超重，后失重） 类比玻尔原子理论中的变量分析——吸收或辐射能量后引起的r、Ek、Ep、En、v、T、ω等物理量的变化。 【例1】“神舟”六号飞船升空后，进入距地面近地点高度约200km、远地点高度约343km的椭圆轨道上运行，飞行5圈后进行变轨，随后在距地面 A．周期变长，机械能增加 B．周期变短，机械能增加 C．周期变长，机械能减小 D．周期变短，机械能减小 【例2】两个天体（包括人造天体）间存在万有引力，并具有由相对位置决定的势能。如果两个天体的质量分别为m1和m2，当它们相距无穷远时势能为零，则它们距离为r时，引力势能为，发射地球同步卫星一般是把它先送入较低的圆形轨道，如图所示，再经过两次“点火”，即先在图中a点处启动燃气发动机，向后喷出高压燃气，卫星得到加速，进入图中的椭圆轨道II，在轨道II的远地点b处第二次“点火”，卫星再次被加速，此后，沿图中的圆形轨道III（同步轨道）运动。 设某同步卫星的质量为m，地球半径为R，轨道I距地面非常近，轨道III距地面的距离近似为6R，地面处的重力加速度为g，并且每次点火经历的时间都很短，点火过程中卫星的质量减少可以忽略。 求（1）从轨道I转移到轨道III的过程中，合力对卫星所做的总功是多大？ （2）在a处“点火”过程中燃气对卫星所做的功是多少？ 【答案】（1）卫星在轨道I和轨道III做圆运动，应满足： ∴EK1= ∴EK2= ∴合力的功W= （2）卫星在a处的势能EP1= 卫星在b处的势能EP2= 卫星在轨道II a处的速度为Va，在轨道b处的速度为Vb RVa=7RVb EPa+EKa=EPb+EKb ∴在a处燃气所做的功 W=Eka－EK1= 【例3】据报道，中国计划在2007年前发射月球探测卫星“嫦娥一号”，实现绕月飞行，然后在2015年以前通过无人驾驶的轨道飞行器，在月球上进行采样工作，并以此方式执行最初的登月计划，并最终实现中国人登上月球。假设2017年7月7日，我国5名宇航员乘“嫦娥五号”飞船到月球上考察。宇航员完成了对月球表面的科学考察任务后，乘坐返回舱返回围绕月球做圆周运动的轨道舱，如图所示，为了安全，返回舱与轨道舱对接时，必须具有相同的速度，已知返回舱返回过程中需克服月球的引力做功W=mg R(1－，返回舱与人的总质量为m，月球表面的重力加速度为g ，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，不计月球自转的影响，则该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量才能返回轨道舱？ 【答案】解法一：在月球表面上，返回舱和人所受到的万有引力近似等于物体的重力，则 设轨道舱的质量为m0，速度大小为V，则= 解得宇航员乘坐返回舱与轨道舱进行对接时，具有的动能为： Ek= 因为返回舱返回过程中克服引力做的功为W=mg R(1－) 由能量守恒可知返回舱返回时至少需要能量E=EK+W=mg R(1－) 解法二：同第一种解法，可得返回舱与轨道舱对接时具有的动能，设返回舱和人在月球表面时获得的动能为EK0，由动能定理可得－W=EK－EK0 所以Ek0=Ek+W=mg R(1－) 返回舱和人在月球表面时获得的动能Ek0即为返回舱返回时至少所需要获得的能量。 【例4】卢瑟福的α粒子散射实验，建立了原子的核式结构模型，原子的核式结构模型又叫原子的行星模型，这是因为“核式结构模型”与“行星模型”之间有极大的相似之处；带电粒子之间遵循库仑定律，而星体之间遵循万有引力定律，两定律有相似的表达式（即有关公式均可类比推知）。以无穷远处的电势为零电势点，点电荷周围的电势为U=，可推出氢原子的基态能级为：－13.6eV。令距地球无穷远处的重力势能为零，试计算： （1）质量为1t的卫星绕地表飞行，其总的机械能为多大？ （2）再补充多少能量可使它脱离地球的引力？（R地=6400km, g=10m/s2 解：由点电荷周围电势的表达式可类比知：地球周围的“重力势”的表达式为： U=－G 又由点电荷周围电势的表达式可类比知：地球周围物体的重力势能的表达式为： EP=－G 卫星做匀速圆周运动，由万有引力公式和牛顿第二定律得： 其动能为： 其机械能为：E=Ek+EP= 卫星绕地表运行时，r=R, 且, GM=R2g 所以E=－