2024年高考物理命题猜想与仿真押题专题04万有引力与航天命题猜想含解析.docVIP

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万有引力与航天命题猜想

【考向解读】

关于万有引力定律及应用学问的考查，主要表现在两个方面：(1)天体质量和密度的计算：主要考查对万有引力定律、星球表面重力加速度的理解和计算。(2)人造卫星的运行及变轨：主要是结合圆周运动的规律、万有引力定律，考查卫星在轨道运行时线速度、角速度、周期的计算，考查卫星变轨运行时线速度、角速度、周期以及有关能量的变更。以天体问题为背景的信息题，更是受专家的青睐．高考中一般以选择题的形式呈现。从命题趋势上看，对本部分内容的考查仍将持续与生产、生活以及航天科技相结合，形成新情景的物理题。

1．近几年有关万有引力定律及其应用的题目在高考中通常以选择题的形式出现，极个别状况下会出现在计算题中，难度一般中等；在考查内容上一般考查天体运动参量间的关系、天体质量(密度)的估算、万有引力定律等基本概念和基本规律的理解与应用，有时还会涉及能量学问，同时还会考查运用限制变量法进行定性推断或定量计算的实力。

2．从命题趋势上看，分析人造卫星的运行规律仍是考试中的热点，以近几年中国及世界空间技术和宇宙探究为背景的题目备受青睐，会形成新情景的物理题。

【网络构建】

【命题热点突破一】万有引力定律的理解

万有引力定律的适用条件：

(1)可以看成质点的两个物体之间．

(2)质量分布匀称的球体之间．

(3)质量分布匀称的球体与球外质点之间．

例1.（2024年北京卷）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的状况下，须要验证

A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602

B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602

C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6

D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60

【答案】B

【变式探究】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，找出了行星依据这些规律运动的缘由

D．开普勒总结出了行星运动的规律，发觉了万有引力定律

【答案】B

【解析】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，牛顿在开普勒探讨基础上结合自己发觉的牛顿运动定律，发觉了万有引力定律，指出了行星依据这些规律运动的缘由，选项B正确．

【变式探究】理论上已经证明：质量分布匀称的球壳对壳内物体的万有引力为零．现假设地球是一半径为R、质量分布匀称的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图2所示．一个质量肯定的小物体(假设它能够在地球内部移动)在x轴上各位置受到的引力大小用F表示，则选项所示的四个F随x变更的关系图正确的是()

图2

【答案】A

【命题热点突破二】天体质量和密度的估算

估算天体质量的两种方法：

1．假如不考虑星球的自转，星球表面的物体所受重力等于星球对它的万有引力．

mg＝Geq\f(Mm,R2)M＝eq\f(gR2,G)

2．利用绕行星运转的卫星，F万供应向心力．

Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)·rM＝eq\f(4π2r3,GT2)

特例：若为近地面卫星r＝Rρ＝eq\f(M,V)＝eq\f(3π,GT2)

例2．（2024年全国II卷）2024年2月，我国500m口径射电望远镜（天眼）发觉毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19ms，假设星体为质量匀称分布的球体，已知万有引力常量为。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（）

A.B.

C.D.

【答案】C

【解析】在天体中万有引力供应向心力，即，天体的密度公式，结合这两个公式求解。

设脉冲星值量为M，密度为

依据天体运动规律知：

代入可得：，故C正确。

【变式探究】我国安排于2024年放射“嫦娥五号”探测器，假设探测器在近月轨道上绕月球做匀速圆周运动，经过时间t(小于绕行周期)，运动的弧长为s，探测器与月球中心连线扫过的角度为θ(弧度)，引力常量为G，则()

A．探测器的轨道半径为eq\f(θ,t)

B．探测器的环绕周期为eq\f(πt,θ)

C．月球的质量为eq\f(s3,Gt2θ)

D．月球的密度为eq\f(3θ2,4Gt)

【解析】利用s＝θr，可得轨道半径r＝eq\f(s,θ)，选项A错误；由题意可知，角速度ω＝eq\f(θ,t)，故探测器的环绕周期T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,\f(θ,t))＝eq\f(2πt,θ)，选项B错误；依据万有引力供应向心力可知，Geq\f(mM,r2)＝meq\f(v2,