2025届高考物理热点题型归类专题10天体运动讲义+变式演练.docx

专题10天体运动

目录

TOC\o1-3\h\u题型一开普勒定律的应用 1

题型二万有引力定律的理解 2

类型1万有引力定律的理解和简单计算 5

类型2不同天体表面引力的比较与计算 5

类型3重力和万有引力的关系 6

类型4地球表面与地表下某处重力加速度的比较与计算 6

题型三天体质量和密度的计算 7

类型1利用“重力加速度法”计算天体质量和密度 9

类型2利用“环绕法”计算天体质量和密度 11

类型3利用椭圆轨道求质量与密度 13

题型四卫星运行参量的分析 14

类型1卫星运行参量与轨道半径的关系 14

类型2同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较 15

类型3宇宙速度 18

题型五卫星的变轨和对接问题 20

类型1卫星变轨问题中各物理量的比较 20

类型2卫星的对接问题 22

题型六天体的“追及”问题 24

题型七星球稳定自转的临界问题 27

题型八双星或多星模型 28

类型1双星问题 29

类型2三星问题 30

类型4四星问题 32

题型一开普勒定律的应用

【解题指导】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eq\f(1,2)Δl1r1＝eq\f(1,2)Δl2r2，eq\f(1,2)v1·Δt·r1＝eq\f(1,2)v2·Δt·r2，解得eq\f(v1,v2)＝eq\f(r2,r1)，即行星在两个位置的速度之比与到太阳的距离成反比，近日点速度最大，远日点速度最小．

3．开普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k中，k值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k值不同，且该定律只能用在同一中心天体的两星体之间．

【例1】（2024·浙江·高考真题）与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所示，假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R，小行星甲的远日点到太阳的距离为R1，小行星乙的近日点到太阳的距离为R2，则（）

A．小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度

B．小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度

C．小行星甲与乙的运行周期之比

D．甲乙两星从远日点到近日点的时间之比=

【变式演练1】（2024·山东·高考真题）“鹊桥二号”中继星环绕月球运行，其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球同步卫星的轨道半径为r，则月球与地球质量之比可表示为（）

A． B． C． D．

【变式演练2】．（2024·安徽·高考真题）2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51900km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9900km，周期约为24h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（????）

A．周期约为144h

B．近月点的速度大于远月点的速度

C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度

D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度

【变式演练3】．北京时间2024年1月5日19时20分，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲运载火箭，成功将天目一号气象星座15-18星（以下简称天目星）发射升空，天目星顺利进入预定轨道，至此天目一号气象星座阶段组网完毕。天目星的发射变轨过程可简化为如图所示，先将天目星发射到距地面高度为h1的圆形轨道I上，在天目星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道II，最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将天目星送入距地面高度为h2的圆形轨道III上，设地球半径为R，地球表面重力加速度为g，则天目星沿椭圆轨道从A点运动到B点的时间为（????）

A． B．

C． D．

【变式演练4】地球同步卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I上运动，在点A时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的远地点B时，再次点火进入同步轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，同步卫星轨道半径为r，设卫星质量保持不变，下列说法中不正确的是（）

A．卫星在轨道Ⅰ上和轨道Ⅲ上的运动周期之比为

B．卫星在轨道Ⅰ上和轨道Ⅱ上的运动周期之比为

C．卫星在轨道Ⅰ上和轨道Ⅲ上运动的动能之比

D．卫星在轨道Ⅱ上运动经过A点和B点的速度之比为

题型二万有引力定律的理解

【解题指导】1．万有引力与重力的关系

地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的向心力F向。

(1)在赤道上：Geq\f(m地m,R2)＝mg1＋mω2R。

(2)在两极上：Geq\f(m地m,R2)＝m