2025年高中物理试卷(带答案)第1讲　万有引力定律及应用.docx

第1讲万有引力定律及应用

课程标准

素养目标

通过史实，了解万有引力定律的发现过程．知道万有引力定律．认识发现万有引力定律的重要意义．认识科学定律对人类探索未知世界的作用．

物理观念：理解开普勒行星运动定律和万有引力定律．

科学思维：(1)掌握运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法．

(2)掌握计算天体质量和密度的方法．

考点一开普勒行星运动定律

【必备知识·自主落实】

1．开普勒第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在椭圆的一个________上．

2．开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的________相等．对同一个行星而言

3．开普勒第三定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的________的二次方的比都相等，表达式：a3T2＝

【关键能力·思维进阶】

1．[2024·湖南模拟预测]我国的第一颗卫星“东方红一号”于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心由长征一号运载火箭送入工作轨道(近地点距地球表面的距离r近＝441km、远地点距地球表面的距离r远＝2368km)，它开创了中国航天史的新纪元.1984年，“东方红二号”卫星发射成功，这是一颗地球同步卫星，距离地心大约r2＝42164km.已知地球半径为R地＝6371km，地球自转周期为24h，可以估算“东方红一号”卫星的周期约为()

A．80分钟B．102分钟

C.114分钟D．120分钟

2．[2024·四川绵阳市模拟预测]2023年4月14日我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”准实时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，下列说法中正确的是()

A.两卫星在图示位置的速度v1v2

B.两卫星在A处的万有引力大小相等

C.两颗卫星在A或B点处可能相遇

D.两颗卫星的运动周期不相等

3．[2023·浙江1月]太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，称为“行星冲日”．已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：

行星名称

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

轨道半径R/AU

1.0

1.5

5.2

9.5

19

30

则相邻两次“冲日”时间间隔约为()

A．火星365天B．火星800天

C．天王星365天D．天王星800天

思维提升

1.行星绕太阳运动的轨道通常按圆轨道处理．

2．由开普勒第二定律可得12Δl1r1＝12Δl2r2，12v1·Δt·r1＝12v2·Δt·r2，解得

3．开普勒第三定律a3T2＝k中，k

考点二万有引力定律

【必备知识·自主落实】

1．内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的________成正比、与它们之间距离r的________成反比．满足牛顿第三定律

2．表达式：F＝Gm1m2r2，G为引力常量，其值通常取G＝6.67×

3．适用条件：

(1)公式适用于________间的相互作用．当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点．

(2)质量分布均匀的球体可视为质点，r是两球________间的距离．

【关键能力·思维进阶】

4．[2024·浙江校联考模拟预测]有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点．现从球体中挖去半径为0.5R的小球体，如图所示，万有引力常量为G，则剩余部分对m的万有引力为()

A．7GMm36R2

C．343GMm2048RD．

5．[2023·山东卷]牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间(如地球与月球)的引力具有相同的性质，且都满足F∝Mmr2.已知地月之间的距离r大约是地球半径的60倍，地球表面的重力加速度为g，根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周期为(

A．30πrgB．30π

C．120πrgD．120π

6．将地球看成一个半径为R的圆球，在北极用弹簧秤将一个物体竖直悬挂，物体静止时，弹簧秤弹力大小为F1；在赤道，用弹簧秤将同一物体竖直悬挂，物体静止时，弹簧秤弹力大小为F2.已知地球自转周期为T，则该物体的质量为()

A．F1T24π

C．F1-F2

思维提升

1.地球表面的重力与万有引力的关系

地面上的物体所受地球的吸引力产生两个效果，其中一个分力提供了物体绕地轴做圆周运动的向心力，另一