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物理竞赛课件11天体运动种种

2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答案)

2018年高考物理复习天体运动专题练习(含答 案) 天体是天生之体或者天然之体的意思,表示未加任何掩盖。查字典物理网整理了天体运动专题练习,请考生练习。 一、单项选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.) 1.(2014武威模拟)2013年6月20日上午10点神舟十号航天员首次面向中小学生开展太空授课和天地互动交流等科 普教育活动,这是一大亮点.神舟十号在绕地球做匀速圆周运动的过程中,下列叙述不正确的是() A.指令长聂海胜做了一个太空打坐,是因为他不受力 B.悬浮在轨道舱内的水呈现圆球形 C.航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼 D.盛满水的敞口瓶,底部开一小孔,水不会喷出 【解析】在飞船绕地球做匀速圆周运动的过程中,万有引

力充当向心力,飞船及航天员都处于完全失重状态,聂海胜做太空打坐时同样受万有引力作用,处于完全失重状态,所以A错误;由于液体表面张力的作用,处于完全失重状态下的液体将以圆球形状态存在,所以B正确;完全失重状态下并不影响弹簧的弹力规律,所以拉力器可以用来锻炼体能,所以C正确;因为敞口瓶中的水也处于完全失重状态,即水对瓶底部没有压强,所以水不会喷出,故D正确. 【答案】 A 2.为研究太阳系内行星的运动,需要知道太阳的质量,已知地球半径为R,地球质量为m,太阳与地球中心间距为r,地球表面的重力加速度为g,地球绕太阳公转的周期T.则太阳的质量为() A.B. C. D. 【解析】地球表面质量为m的物体万有引力等于重力,即G=mg,对地球绕太阳做匀速圆周运动有G=m.解得M=,D正确.

【答案】 D 3.(2015温州质检)经国际小行星命名委员会命名的神舟星和杨利伟星的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知神舟星平均每天绕太阳运行1.74109 m,杨利伟星平均每天绕太阳运行1.45109 m.假设两行星都绕太阳做匀速圆周运动,则两星相比较() A.神舟星的轨道半径大 B.神舟星的加速度大 C.杨利伟星的公转周期小 D.杨利伟星的公转角速度大 【解析】由万有引力定律有:G=m=ma=m()2r=m2r,得运行速度v=,加速度a=G,公转周期T=2,公转角速度=,由题设知神舟星的运行速度比杨利伟星的运行速度大,神舟星的轨道半径比杨利伟星的轨道半径小,则神舟星的加速度比杨利伟星的加速度大,神舟星的公转周期比杨利伟星的公转周期小,神舟星的公转角速度比杨利伟星的公转角速度大,故选

高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动

高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 2014年高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动 19.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 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,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( ) 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径(AU) 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.各地外行星每年都会出现冲日现象 B .在2015年内一定会出现木星冲日 C .天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半 D .地外行星中,海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 19.BD [解析] 本题考查万有引力知识,开普勒行星第三定律,天体追及问题.因为冲日现象实质上是角速度大的天体转过的弧度恰好比角速度小的天体多出2π,所以不可能每年都出现(A 选项).由开普勒行星第三定律有T 2木T 2地=r 3木 r 3地=140.608,周期的近似比值为12,故木星的周期为12年,由曲线运动追及公式 2πT 1t -2πT 2t =2n π,将n =1代入可得t =12 11年,为木星两次冲日的时间间隔,所以2015年能看到木星冲日现象, B 正确.同理可算出天王星相邻两次冲日的时间间隔为1.01年.土星两次冲日的时间间隔为1.03年.海王星两次冲日的时间间隔为1.006年,由此可知 C 错误, D 正确. 18.[2014·新课标Ⅱ卷] 假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面重力加速度在两极的大小为g 0,在赤道的大小为g ;地球自转的周期为T ,引力常量为G .地球的密度为( ) A.3πGT 2 g 0-g g 0 B.3πGT 2g 0 g 0-g C. 3πGT 2 D.3πGT 2g 0 g 18.B [解析] 在两极物体所受的重力等于万有引力,即 GMm R 2 =mg 0,在赤道处的物体做圆周运动的周期等于地球的自转周期T ,则GMm R 2-mg =m 4π2T 2R ,则密度 ρ=3M 4πR 3=34πR 3 g 0R 2 G =3πg 0GT 2(g 0-g ) .B 正确. 3. [2014·天津卷] 研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时.假设这种

高中物理竞赛讲义全套(免费)

目录 中学生全国物理竞赛章程 (2) 全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要 (5) 专题一力物体的平衡 (10) 专题二直线运动 (12) 专题三牛顿运动定律 (13) 专题四曲线运动 (16) 专题五万有引力定律 (18) 专题六动量 (19) 专题七机械能 (21) 专题八振动和波 (23) 专题九热、功和物态变化 (25) 专题十固体、液体和气体的性质 (27) 专题十一电场 (29) 专题十二恒定电流 (31) 专题十三磁场………………………………………………………………………… 33 专题十四电磁感应 (35) 专题十五几何光学 (37) 专题十六物理光学原子物理 (40)

中学生全国物理竞赛章程 第一章总则 第一条全国中学生物理竞赛(对外可以称中国物理奥林匹克,英文名为Chinese Physic Olympiad,缩写为CPhO)是在中国科协领导下,由中国物理学会主办,各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动,这项活动得到国家教育委员会基础教育司的正式批准。竞赛的目的是促使中学生提高学习物理的主动性和兴趣,改进学习方法,增强学习能力;帮助学校开展多样化的物理课外活动,活跃学习空气;发现具有突出才能的青少年,以便更好地对他们进行培养。第二条全国中学生物理竞赛要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的精神,竞赛内容的深度和广度可以比中学物理教学大纲和教材有所提高和扩展。 第三条参加全国中学生物理竞赛者主要是在物理学习方面比较优秀的学生,竞赛应坚持学生自愿参加的原则.竞赛活动主要应在课余时间进行,不要搞层层选拔,不要影响学校正常的教学秩序。 第四条学生参加竞赛主要依靠学生平时的课内外学习和个人努力,学校和教师不要为了准备参加竞赛而临时突击,不要组织“集训队”或搞“题海战术”,以免影响学生的正常学习和身体健康。学生在物理竞赛中的成绩只反映学生个人在这次活动中所表现出来的水平,不应当以此来衡量和评价学校的工作和教师的教学水平。 第二章组织领导 第五条全国中学生物理竞赛由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会(以下简称全国竞赛委员会)统一领导。全国竞赛委员会由主任1人、副主任和委员若干人组成。主任和副主任由中国物理学会常务理事会委任。委员的产生办法如下: 1.参加竞赛的省、自治区、直辖市各推选委员1人; 2.承办本届和下届决赛的省。自治区、直辖市各推选委员3人。 3.由中国物理学会根据需要聘请若干人任特邀委员。 在全国竞赛委员会全体会议闭会期间由主任和副主任组成常务委员会,行使全国竞赛委员会职权。 第六条在全国竞赛委员会领导下,设立命题小组、组织委员会和竞赛办公室等工作机构。命题小组成员由全国竞赛委员会聘请专家和高等院校教师担任。组

2019高考物理一轮复习天体运动题型归纳

天体运动题型归纳 李仕才 题型一:天体的自转 【例题1】一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G ,若由于天体自转使物体对天体表面压力怡好为零,则天体自转周期为( ) A .1 2 4π3G ρ?? ??? B .1 2 34πG ρ?? ??? C .1 2 πG ρ?? ??? D .1 2 3πG ρ?? ??? 解析:在赤道上2 2 R m mg R Mm G ω+=① 根据题目天体表面压力怡好为零而重力等于压力则①式变为 22R m R Mm G ω=②又 T π ω2= ③ 33 4 R M ρπ= ④ ②③④得:2 3GT π ρ= ④即21 )3(ρπG T =选D 练习 1、已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN ,假设地球是质量分布 均匀的球体,半径为R 。则地球的自转周期为( ) A. 2T = 2T =R N m T ?=π2 D.N m R T ?=π2 2、假设地球可视为质量均匀分布的球体,已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0,在赤道的大小为g ;地球自转的周期为T ,引力常数为G ,则地球的密度为: A. 0203g g g GT π- B. 0203g g g GT π- C. 23GT π D. 23g g GT πρ=

题型二:近地问题+绕行问题 【例题1】若宇航员在月球表面附近高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为L 。已知月球半径为R ,引力常量为G 。则下列说法正确的是 A .月球表面的重力加速度g 月=hv 2 L 2 B .月球的质量m 月=hR 2v 20 GL C .月球的第一宇宙速度v = v 0 L 2h D .月球的平均密度ρ=3hv 2 2πGL 2R 解析 根据平抛运动规律,L =v 0t ,h =12g 月t 2 ,联立解得g 月=2hv 2 0L 2;由mg 月=G mm 月R 2, 解得m 月=2hR 2v 2 0GT 2;由mg 月=m v 2 R ,解得v =v 0L 2hR ;月球的平均密度ρ=m 月43πR 3=3hv 2 2πGL 2R 。 练习:“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落试验,测得物体从静止自由下落h 高度的时间t ,已知月球半径为R ,自转周期为T ,引力常量为G 。则下列说法正确的是 A .月球表面重力加速度为t 2 2h B .月球第一宇宙速度为 Rh t C .月球质量为hR 2 Gt 2 D .月球同步卫星离月球表面高度 3hR 2T 2 2π2t 2-R 【例题2】过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的1 20 。该中心恒星与太阳的质量比约为 A.1 10 B .1 C .5 D .10

新版高一物理竞赛讲义

高中物理《竞赛辅导》力学部分 目录 :力学中的三种力 【知识要点】 (一)重力 重力大小G=mg,方向竖直向下。一般来说,重力是万有引力的一个分力,静止在地球表面的物体,其万有引力的另一个分力充当物体随地球自转的向心力,但向心力极小。 (二)弹力 1.弹力产生在直接接触又发生非永久性形变的物体之间(或发生非永久性形变的物体一部分和另一部分之间),两物体间的弹力的方向和接触面的法线方向平行,作用点在两物体的接触面上.2.弹力的方向确定要根据实际情况而定. 3.弹力的大小一般情况下不能计算,只能根据平衡法或动力学方法求得.但弹簧弹力的大小可用.f=kx(k 为弹簧劲度系数,x为弹簧的拉伸或压缩量)来计算. 在高考中,弹簧弹力的计算往往是一根弹簧,而竞赛中经常扩展到弹簧组.例如:当劲度系数分别为k1,k2,…的若干个弹簧串联使用时.等效弹簧的劲度系数的倒数为:,即弹簧变软;反之.若

以上弹簧并联使用时,弹簧的劲度系数为:k=k 1+…k n ,即弹簧变硬.(k=k 1+…k n 适用于所有并联弹簧的原长相等;弹簧原长不相等时,应具体考虑) 长为 的弹簧的劲度系数为k ,则剪去一半后,剩余 的弹簧的劲度系数为2k (三)摩擦力 1.摩擦力 一个物体在另一物体表面有相对运动或相对运动趋势时,产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。方向沿接触面的切线且阻碍物体间相对运动或相对运动趋势。 2.滑动摩擦力的大小由公式f=μN 计算。 3.静摩擦力的大小是可变化的,无特定计算式,一般根据物体运动性质和受力情况分析求解。其大小范围在0<f≤f m 之间,式中f m 为最大静摩擦力,其值为f m =μs N ,这里μs 为最大静摩擦因数,一般情况下μs 略大于μ,在没有特别指明的情况下可以认为μs =μ。 4.摩擦角 将摩擦力f 和接触面对物体的正压力N 合成一个力F ,合力F 称为全反力。在滑动摩擦情况下定义tgφ=μ=f/N ,则角φ为滑动摩擦角;在静摩擦力达到临界状态时,定义tgφ0=μs =f m /N ,则称φ0为静摩擦角。由于静摩擦力f 0属于范围0<f≤f m ,故接触面作用于物体的全反力同接触面法线 的夹角≤φ0,这就是判断物体不发生滑动的条件。换句话说,只要全反力的作用线落在(0,φ0)范围时,无穷大的力也不能推动木块,这种现象称为自锁。 本节主要内容是力学中常见三种力的性质。在竞赛中以弹力和摩擦力尤为重要,且易出错。弹力和摩擦力都是被动力,其大小和方向是不确定的,总是随物体运动性质变化而变化。弹力中特别注意轻绳、轻杆及胡克弹力特点;摩擦力方向总是与物体发生相对运动或相对运动趋势方向相反。另外很重要的一点是关于摩擦角的概念,及由摩擦角表述的物体平衡条件在竞赛中应用很多,充分利用摩擦角及几何知识的关系是处理有摩擦力存在平衡问题的一种典型方法。 【典型例题】 【例题1】如图所示,一质量为m 的小木块静止在滑动摩擦因数为μ=的水平面上,用一个与水平方 向成θ角度的力F 拉着小木块做匀速直线运动,当θ角为多大时力F 最小? 【例题2】如图所示,有四块相同的滑块叠放起来置于水平桌面上,通过细绳和定滑轮相互联接起来.如果所有的接触面间的摩擦系数均为μ,每一滑块的质量均为 m ,不计滑轮的摩擦.那么要拉动最上面一块滑块至少需要多大的水平拉力?如果有n 块这样的滑块叠放起 来,那么要拉动最上面的滑块,至少需多大的拉力? 【例题3】如图所示,一质量为m=1㎏的小物块P 静止在倾角为θ=30°的斜面 上,用平行于斜面底边的力F=5N 推小物块,使小物块恰好在斜面上匀速运动,试求小物块与斜面间的滑 动摩擦因数(g 取10m/s 2 )。 【练习】 1、如图所示,C 是水平地面,A 、B 是两个长方形物块,F 是作用在物块B 上沿水平方向的力,物块A 和B 以相同的速度作匀速直线运动,由此可知, A 、 B 间的滑动 θ F P θ F A B F C N F f m f 0 α φ

全国中学生物理竞赛公式

全国中学生物理竞赛公式 全国中学生物理竞赛力学公式 一、运动学 1.椭圆的曲率半径 22 12,b a a b ρρ== 2.牵连加速度 '2'()''a a r v r a a v βωωωωβ=+?+?+??其中为绝对加速度为相对加速度 为转动系的角速度,为转动系的角加速度 为物体相对于转动系的速度 3.等距螺旋线运动的加速度 22 v v a R ρ ==⊥ 二、牛顿运动定律 1.科里奥利力 2'F ma m v ω=-=-?科里奥利 三、动量 1.密舍尔斯基方程(变质量物体的动力学方程) ()dv dm m F u v dt dt =+-(其中v 为主体的速度,u 为即将成为主体的一部分的物体的速度) 四、能量 1.重力势能 GMm W r =- (一定有负号,而在电势能中,如果为同种电荷之间的相互作用的电势能,则应该为正号,但在万有引力的势能中不存在这个问题,一定是负号!!!!) 2.柯尼希定理

21 ''2 k k c k kc E E M v E E =+=+(E k ’为其在质心系中的动能) 3.约化质量 12 12 m m m m μ= + 4.资用能(即可以用于碰撞产生其他能量的动能(质心的动能不能损失(由动量守 恒决定))) 资用能常用于阈能的计算 22 1212 1122kr m m E u u m m μ= =+(u 为两个物体的相对速度) 5.完全弹性碰撞及恢复系数 (1)公式 12122 11221211 212 ()2()2m m u m u v m m m m u m u v m m -+=+-+= + (2)恢复系数来表示完全弹性碰撞 112211222112 m v m v m u m u u u v v +=+-=-(用这个方程解比用机械能守恒简单得多) 五、角动量 1.定义 L p r mv r =?=? 2.角动量定理 dL M I dt β= =(I 为转动惯量) 3.转动惯量 2i i i I m r =∑ 4.常见物体的转动惯量

2015年高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动

2015年高考物理真题分类汇编:万有引力和天体运动 (2015新课标I-21). 我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行;然后经过一系列过程,在离月面4m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止);最后关闭发动机,探测器自由下落,已知探测器的质量约为1.3×103kg,地球质量约为月球质量的81倍,地球半径约为月球半径的3.7倍,地球表面的重力加速度约为9.8m/s2,则此探测器 A. 着落前的瞬间,速度大小约为8.9m/s B. 悬停时受到的反冲作用力约为2×103N C. 从离开近月圆轨道这段时间内,机械能守恒 D. 在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度 【答案】B、D 【考点】万有引力定律及共应用;环绕速度 【解析】在中心天体表面上万有引力提供重力:= mg , 则可得月球表面的重力加速度 g月= ≈ 0.17g地= 1.66m/s2 .根据平衡条件,探测器悬停时受到的反作用力F = G探= m探 g月≈ 2×103N,选项B正确;探测器自由下落,由V2=2g月h ,得出着落前瞬间的速度v ≈3.6m/s ,选项A错误;从离开近月圆轨道,关闭发动机后,仅在月球引力作用下机械能守恒,而离开近月轨道后还有制动悬停,发动机做了功,机械能不守恒,故选项C错误;在近月圆轨道 万有引力提供向心力:= m,解得运行的线速度V月= = < , 小于近地卫星线速度,选项D正确。 【2015新课标II-16】16. 由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1x103/s,某次发 射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55x103/s,此时 卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和 同步轨道的夹角为30°,如图所示,发动机给卫星 的附加速度的方向和大小约为 A. 西偏北方向,1.9x103m/s B. 东偏南方向,1.9x103m/s C. 西偏北方向,2.7x103m/s D. 东偏南方向,2.7x103m/s 【答案】B

高一物理竞赛讲义第3讲.教师版

第3讲运动的关联 温馨寄语 前面我们讨论了物理量以及物理量之间的关系,尤其是变化率变化量的关系。我们还学习了非常牛的几个方法:相对运动法,微元法,图像法。 然而,物理抽象思想除了物理量之外,还有一大块就是模型,而各种模型都有自己的一些特点,根据这些特点,决定了这些模型的运动学性质。探究这些性质就成了我们今天的主要任务。 知识点睛 一、分速度和合速度 首先速度作为矢量是可以合成和分解的。但是同样的作为矢量,速度的合成和分解,和力这个矢量有一点不同。这个不同在于,两个作用在同一个物体上的力,可以直接合成。但是同一个物体,已经知道在两个方向上的速度,最后的总速度,并不一定是这两个速度的矢量和。 (CPhO选讲)例如: (这里面速度是通过两个速度各自从矢量末端做垂线相交得到的) 第二个原则就是:合速度=真实的这个物体的运动速度矢量。

这里力和速度的区别是:我们看到的多个力,不见得是“合力”在各个方向上的投影;但是我们看到的多个速度,就是“合速度”在各个方向上的分速度。所以,当且仅当两个分速度相互垂直的时候,合速度等于两个分速度的矢量和。 这个东西大家可以这样想。遛狗的时候,每个狗的力是作用在一起的,所以遛狗越多,需要的力越大。但是每个狗都有个速度,最后遛狗人的速度和狗的速度大小还是差不多的,不会因为遛狗个数越多就速度越快…… 二、体现关联关系的模型 1.绳(杆)两端运动的关联:实际运动时合运动,由伸缩运动与旋转运动合成。 实际运动=旋转运动+伸缩运动 【例】吊苹果逗小孩儿有两种逗法,一种是伸缩,一种是摆动。 不难总结: 一段不可伸长的细绳伸缩运动速度相等——沿绳(杆)速度相等,转速无论多大不可改变绳子长度。 2.叠加运动的关联 先举个例子:如图的定滑轮,两边重物都在竖直运动,并且滑轮也在竖直运动,设两边重物位移分别沃为x 1x 2,轮中心的位移为x 。 不难由绳子长度不变得位移关系: 12 2x x x += 对应的必然有速度关系: 12 2v v v += 加速度关系: 12 2 a a a += 我们用运动关联的目的是为了使未知量变少。 物理学中非常重要的思想就是把现实中的物体抽象成为理想的模型,然后用物理原理以及模型对应的牵连关系来解决问题.常见的模型有杆,绳,斜面,等等. 3.轻杆 杆两端,沿着杆方向的速度相同\ 4.轻绳 绳子的两端也是沿着绳子的方向速度相同\.绳子中的力是可以突变的,突变的条件是剪断或者是突然绷紧等等. 5.斜面

物理竞赛课件-隔离法

高中奥林匹克物理竞赛解题方法 二、隔离法 方法简介 隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来,然后单独分析被隔离部分的受力情况和运动情况,从而把复杂的问题转化为简单的一个个小问题求解。隔离法在求解物理问题时,是一种非常重要的方法,学好隔离法,对分析物理现象、物理规律大有益处。 例1:两个质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑水平 桌面上,如图2—1所示,如果它们分别受到水平推 力F 1和F 2作用,且F 1>F 2, 则物体1施于物体2的 作用力的大小为 ( ) A .F 1 B .F 2 C .1/2(F 1+F 2) D .1/2(F 1-F 2) 解析:要求物体1和2之间的作用力,必须把其中一个隔离出来分析。 先以整体为研究对象,根据牛顿第二定律:F 1-F 2=2ma ① 再以物体2为研究对象,有N -F 2=ma ② 解①、②两式可得),(2121F F N +=所以应选C 例2:如图2—2在光滑的水平桌面上放一物体A ,A 上再放一物体B , A 、 B 间有摩擦。施加一水平力F 于B ,使它相对于桌面向右运 运,这时物体A 相对于桌面 ( ) A .向左动 B .向右动 C .不动 D .运动,但运动方向不能判断 解析:A 的运动有两种可能,可根据隔离法分析 设AB 一起运动,则B A m m F a += A B 之间的最大静摩擦力 g m f B m μ= 以A 为研究对象:若AB F m m m m a m f A B B A A m ,) (,+≥≥μ即一起向右运动. 若,)(F g m m m m A B B A +<μ则A 向右运动,但比B 要慢,所以应选B 例3:如图2—3所示,已知物块A 、B 的质量分别为m 1、m 2,A 、B 间的摩擦因数

高考物理天体运动公式归纳

高考物理天体运动公式归纳 高考物理天体运动公式 1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)} 2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11Nm2/kg2,方向在它们的连线上) 3.天体上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天体半径(m),M:天体质量(kg)} 4.卫星绕行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2; ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量} 5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r 地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s 6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地 +h)/T2{h&asymp;36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径} 强调:(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F 万;(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等; (3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同; (4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小;(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。

高考物理分子动理论、能量守恒定律公式 1.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol;分子直径数量级10-10米 2.油膜法测分子直径d=V/s{V:单分子油膜的体积(m3),S:油膜表面积(m)2} 3.分子动理论内容:物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。 4.分子间的引力和斥力(1)r (2)r=r0,f引=f斥,F分子力=0,E分子势能=Emin(最小值) (3)r>r0,f引>f斥,F分子力表现为引力 (4)r>10r0,f引=f斥&asymp;0,F分子力&asymp;0,E分子势能&asymp;0 5.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果上是等效的), W:外界对物体做的正功(J),Q:物体吸收的热量(J),ΔU:增加的内能(J),涉及到第一类永动机不可造出〔见第二册 P40〕} 6.热力学第二定律 克氏表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化(热传导的方向性); 开氏表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来

高中物理天体运动多星问题 (2)

双星模型、三星模型、四星模型 天体物理中的双星,三星,四星,多星系统是自然的天文现象,天体之间的相互作用遵循万 有引力的规律,他们的运动规律也同样遵循开普勒行星运动的三条基本规律。双星、三星系统的等效质量的计算,运行周期的计算等都是以万有引力提供向心力为出发点的。双星系统的引力作用遵循牛顿第三定律:F F =',作用力的方向在双星间的连线上,角速度相等,ωωω==21。 【例题1】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银 r ,1、 持不变,并沿半径不同的同心轨道作匀速园周运动,设双星间距为L ,质量分别为M 1、M 2,试计算(1)双星的轨道半径(2)双星运动的周期。 解析:双星绕两者连线上某点做匀速圆周运动,即: 22 21212 21L M L M L M M G ωω==---------? ..L L L =+21-------?由以上两式可得:L M M M L 2121+= ,L M M M L 2 12 2+= 又由1 2212214L T M L M M G π=.----------?得:) (221M M G L L T +=

【例题3】我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S 1和S 2构成,两 星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C 做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T ,S 1到C 点的距离为r 1,S 1和S 2的距离为r ,已知引力常量为G .由此可求出S 2的质量为(D ) A .2 12)(4GT r r r -2π B .2 312π4GT r C .2 32π4GT r D .2 122π4GT r r 答案:D , 球A 引球看成似处理 这样算得的运行周期T 。已知地球和月球的质量分别为且A 对A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得L m M T m L +=22)( 化简得) (23 m M G L T +=π ⑵将地月看成双星,由⑴得) (23 1m M G L T +=π 将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得 L T m L GMm 2 2 )2(π= 化简得GM L T 3 22π=

高中物理竞赛讲义——微积分初步

高中物理竞赛讲义——微积分初步 一:引入 【例】问均匀带电的立方体角上一点的电势是中心的几 倍。 分析: ①根据对称性,可知立方体的八个角点电势相等;将原立 方体等分为八个等大的小立方体,原立方体的中心正位于个小立方体角点位置;而根据电势叠加原理,其电势即为八个小立方体角点位置的电势之和,即U 1=8U 2 ; ②立方体角点的电势与什么有关呢?电荷密度ρ;二立方体的边长a ;三立方体的形状; 根据点电荷的电势公式U=K Q r 及量纲知识,可猜想边长为a 的立方体角点电势为 U=CKQ a =Ck ρa 2 ;其中C 为常数,只与形状(立方体)及位置(角点)有关,Q 是总电量,ρ是电荷密度;其中Q=ρa 3 ③ 大立方体的角点电势:U 0= Ck ρa 2 ;小立方体的角点电势:U 2= Ck ρ(a 2 )2=CK ρa 2 4 大立方体的中心点电势:U 1=8U 2=2 Ck ρa 2 ;即U 0=12 U 1 【小结】我们发现,对于一个物理问题,其所求的物理量总是与其他已知物理量相关联,或者用数学语言来说,所求的物理量就是其他物理量(或者说是变量)的函数。如果我们能够把这个函数关系写出来,或者将其函数图像画出来,那么定量或定性地理解物理量的变化情况,帮助我们解决物理问题。 二:导数 ㈠ 物理量的变化率 我们经常对物理量函数关系的图像处理,比如v-t 图像,求其斜率可 以得出加速度a ,求其面积可以得出位移s ,而斜率和面积是几何意义上 的微积分。我们知道,过v-t 图像中某个点作出切线,其斜率即a= △v △t . 下面我们从代数上考察物理量的变化率: 【例】若某质点做直线运动,其位移与时间的函数关系为上s=3t+2t 2,试求其t 时刻的速度的表达式。(所有物理量都用国际制单位,以下同)

物理竞赛用题 运动专题

2014竞赛讲座 专题1.参考系 相对运动与连接体的速度关联 〖典型例题〗 (1)灵活利用参考系解决物理问题,尤其是涉及两个物体的运动问题 【例1】t =0时刻从水平地面上的O 点在同一铅垂面上同时朝图示的两个方向发射初速率分别为v A =10m/s 和v B =20m/s 的两个质点A 、B ,试问t=1s 时A 、B 相距多远? (2)速度变换关系:A C A B B C v v v →→→=+ 【例2】如图所示, 一列相同汽车以等速度V 沿宽度为C 的直公路行驶,每车宽为b ,头尾间距为a 则人能以最小速度沿一直线穿过马路所用的时间为多少? 【例3】超声波流量计是利用液体流速对超声波传播速度的影响来测量液体流速,再通过流速来确定流量的仪器。一种超声波流量计的原理示意图如图所示。在充满流动液体(管道横截面上各点流速相同)管道两侧外表面上P 1和P 2处(与管道轴线在同一平面内),各置一超声波脉冲发射器T 1、T 2和接收器R 1、R 2。位于P 1处的超声波脉冲发射器T 1向被测液体发射超声脉冲,当位于P 2处的接收器R 2接收到超声脉冲时,发射器T 2立即向被测液体发射超声脉冲。如果知道了超声脉冲从P 1传播到P 2所经历的时间t 1和超声脉冲从P 2传播到P 1所经历的时间t 2,又知道了P 1、P 2两点间的距离l 以及l 沿管道轴线的投影b ,管道中液体的流速便可求得u 。试求u 。 (3)连接体的速度关联 【例4】两只小环O 和O '分别套在静止不动的竖直杆AB 和B A ''上。一根不可伸长的绳子,一端系在A '点上,绳子穿过环O ',另一端系在环O 上。如图所示,若环O '以恒定速度V 1沿杆向下运动,∠ AO O '=α。求环O 的运动速度为多大? 【例5】如图所示,AB 杆的A 端以匀速V 运动,在运动时杆恒与一水平半圆相切,半圆的半径为R ,当杆与水平线的交角为θ时,求杆的角速度及杆上与半圆相切点C 的速度和杆与圆柱接触点C 1的速度的大小。 (4)用微元法求物体的速度加速度 【例6】A 、B 、C 三质点同时从边长为L 的等边三角形三顶点A 、B 、C 出发,以相同的不变速率v 运动,运动中始终保持A 朝着B ,B 朝着C ,C 朝着A ,则经过时间t =_______后三质点相遇,当他们开始运动时加速度大小a =________________。 (5)利用导数示物体的速度加速度 【例7】如图所示,水平高台上有一小车,水平地面上有一拖车,两车之间用一根不可伸长的绳跨过定滑轮相连。拖车从滑轮正下方以恒定速度沿直线运动,则在拖车行进的过程中,小车的加速度? A.?逐渐减小? B .逐渐增大? C .先减小后增大? D .先增大后减小? 【例8】如图所示,一个半径为R 的半圆柱体沿水平方向向右做加速度为a 的匀 加速度直线运动,在半圆柱体上放置一个竖直杆,此杆只能沿竖直方向运动。当半圆柱体的速度为v 时,杆与半圆柱体 接触点P 与圆柱柱心的连线OP ,与竖直方向的夹角为θ,求此时竖直杆运动的速度和 加速度。 v A v B 40° 80° o O P

高中物理天体运动知识

“万有引力定律”习题归类例析 万有引力定律部分内容比较抽象,习题类型较多,不少学生做这部分习题有一种惧怕感,找不着切入点.实际上,只要掌握了每一类习题的解题技巧,困难就迎刃而解了.下面就本章的不同类型习题的解法作以归类分析. 一、求天体的质量(或密度) 1.根据天体表面上物体的重力近似等于物体所受的万有引力,由天体表面上的重力加速度和天体的半径求天体的质量 由mg=G 得.(式中M、g、R分别表示天体的质量、天体表面的重力加速度和天体的半径.) [例1]宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球,经过时间t,小球落在星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L,若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点间的距离为L,已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R,引力常量为G,求该星球的质量M和密度ρ. [解析]此题的关键就是要根据在星球表面物体的运动情况求出星球表面的重力加速度,再根据星球表面物体的重力等于物体受到的万有引力求出星球的质量和星球的密度. 根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为 设初始平抛小球的初速度为v,则水平位移为x=vt.有○1 当以2v的速度平抛小球时,水平位移为x'= 2vt.所以有② 在星球表面上物体的重力近似等于万有引力,有mg=G ③ 联立以上三个方程解得 而天体的体积为,由密度公式得天体的密度为。 2.根据绕中心天体运动的卫星的运行周期和轨道半径,求中心天体的质量 卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供,利用牛顿第二定律得 若已知卫星的轨道半径r和卫星的运行周期T、角速度或线速度v,可求得中心天体的质量为 [例2]下列几组数据中能算出地球质量的是(万有引力常量G是已知的)() A.地球绕太阳运行的周期T和地球中心离太阳中心的距离r B.月球绕地球运行的周期T和地球的半径r C.月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离r D.月球绕地球运动的周期T和轨道半径r [解析]解此题关键是要把式中各字母的含义弄清楚,要区分天体半径和天体圆周运动的轨道半径.已知地球绕太阳运行的周期和地球的轨道半径只能求出太阳的质量,而不能求出地球的质量,所以A项不对.已知月球绕地球运行的周期和地球的半径,不知道月球绕地球的轨道半径,所以不能求地球的质量,所以B 项不对.已知月球绕地球运动的角速度和轨道半径,由可以求出中心天体地球的质量,所以C项正确.由求得地球质量为,所以D项正确. 二、人造地球卫星的运动参量与轨道半径的关系问题 根据人造卫星的动力学关系 可得

最新高中物理竞赛讲义(完整版)

最新高中物理竞赛讲义 (完整版) 目录 最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1) 第0 部分绪言 (5) 一、高中物理奥赛概况 (5)

二、知识体系 (6) 第一部分力&物体的平衡 (7) 第一讲力的处理 (7) 第二讲物体的平衡 ............................. 1...0.. 第三讲习题课 ................................. 1..1... 第四讲摩擦角及其它........................... 1...7..第二部分牛顿运动定律 ............................ 2..2.. 第一讲牛顿三定律 ............................. 2...2.. 第二讲牛顿定律的应用 ......................... 2..3.. 第二讲配套例题选讲........................... 3...7..第三部分运动学 ................................. 3...7... 第一讲基本知识介绍 .......................... 3..7.. 第二讲运动的合成与分解、相对运动 ............. 4..0 第四部分曲线运动万有引力 ....................... 4...4. 第一讲基本知识介绍........................... 4...4.. 第二讲重要模型与专题 ......................... 4..7.. 第三讲典型例题解析............................. 5...9..第五部分动量和能量 ............................... 5...9.. 第一讲基本知识介绍............................. 5...9.. 第二讲重要模型与专题.......................... 6..3.. 第三讲典型例题解析............................. 8...3..第六部分振动和波 ................................. 8..3...

2020年高考物理《天体运动》专题训练卷及答案解析

2020年高考物理天体运动专题训练卷 1.金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a 金、a 地、a 火,它们沿轨道运行的速率分别为v 金、v 地、v 火。已知它们的轨道半径R 金< R 地<R 火,由此可以判定 A .a 金>a 地>a 火 B .a 火>a 球>a 金 C .v 地>v 火>v 金 D .v 火>v 地>v 金 解析 金星、地球和火星绕太阳公转时万有引力提供向心力,则有G Mm R 2=ma ,解得a = G M R 2,结合题中R 金<R 地<R 火,可得a 金>a 地>a 火,选项A 正确,B 错误;同理,有G Mm R 2=m v 2R ,解得v = GM R ,再结合题中R 金<R 地<R 火,可得v 金 >v 地>v 火,选项C 、D 均错误。 答案 A 2.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倍的情况下,需要验证 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 解析 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——万有引力定律,则应满足G Mm r 2=ma ,即加速度a 与距离r 的平方成反比,由题中数据知,选项B 正确,其余选项错误。 答案 B 3.(多选)已知人造航天器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动,经过时间t (t 小于航天器的绕行周期),航天器运动的弧长为s ,航天器与月球的中心连线扫过角度为θ,万有

高三物理专题天体运动

高三物理 第5课时 天体运动问题 【专题考纲要求】 开普勒行星运动定律 I 级要求 计算不做要求 万有引力定律及其应用 II 级要求 地球表面附近,重力近似等于万有引力 第一、二、三宇宙速度 I 级要求 计算仅限于第一宇宙速度 【专题考点分析】 天体运动规律及万有引力定律的应用是江苏省高考每年必考内容,属于简单题,一般会结合我国的航天事业进行考查;在备考中要注重复习解答天体运动的两条思路、考查的知识点主要有:一、开普勒第三定律的初步理解;二、万有引力定律的理解和应用;三、宇宙航行活动中卫星的发射、运行、变轨等问题。解决的方法主要有应用牛顿第二定律与圆周运动知识的结合,应用能量守恒定律等。以近几年中国及世界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐,会形成新情景的物理试题。 【活动一】回顾开普勒行星运动定律内容及表达式(回归课本) 1、轨道定律: 2、面积定律: 3、周期定律: (对k 值的理解) {真题再现} 1.[2016·江苏卷4分] 如图1-所示,两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动,用R 、T 、E k 、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积.下列关系式正确的有( ) A .T A >T B B .E kA >E kB C .S A =S B D .R 3A T 2A =R 3 B T 2B 【活动二】掌握解决天体运动问题的两个突破口 1、 = 2、 在忽略地球自转的情况下,重力近似等于万有引力

总结: 【活动三】人造地球卫星运行参量及发射、运行、变轨分析 一、人造卫星 1、最大环绕速度:最小环绕周期: 2、发射速度范围: 3、运行轨道特点: 二、人造地球同步卫星特点: 三、近地卫星的特点及第一宇宙速度推导 四、卫星运行参量: 卫星运行参量(向心加速度、绕行速度、角速度、周期)与半径的关系 a= v= ω= T= 总结: {真题再现} 2.(2018·高考江苏卷)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km,之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km,它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号”相比,下列物理量中“高分五号”较小的是() A.周期 B.角速度 C.线速度 D.向心加速度 3.(多选)(2017·高考江苏卷)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空.与“天宫二号”空间实验室对接前,“天舟一号”在距地面约380 km的圆轨道上飞行,则其( ) A.角速度小于地球自转角速度 B.线速度小于第一宇宙速度 C.周期小于地球自转周期 D.向心加速度小 于地面的重力加速度 五、卫星变轨问题分析:

最新高中物理竞赛讲义(超级完整版)

最新高中物理竞赛讲义 (完整版)

目录 最新高中物理竞赛讲义(完整版) (1) 第0部分绪言 (4) 一、高中物理奥赛概况 (4) 二、知识体系 (4) 第一部分力&物体的平衡 (5) 第一讲力的处理 (5) 第二讲物体的平衡 (7) 第三讲习题课 (8) 第四讲摩擦角及其它 (12) 第二部分牛顿运动定律 (14) 第一讲牛顿三定律 (14) 第二讲牛顿定律的应用 (15) 第二讲配套例题选讲 (23) 第三部分运动学 (23) 第一讲基本知识介绍 (23) 第二讲运动的合成与分解、相对运动 (25) 第四部分曲线运动万有引力 (27) 第一讲基本知识介绍 (27) 第二讲重要模型与专题 (29) 第三讲典型例题解析 (37) 第五部分动量和能量 (37) 第一讲基本知识介绍 (37) 第二讲重要模型与专题 (39) 第三讲典型例题解析 (52) 第六部分振动和波 (52) 第一讲基本知识介绍 (52) 第二讲重要模型与专题 (56) 第三讲典型例题解析 (65) 第七部分热学 (65) 一、分子动理论 (65) 二、热现象和基本热力学定律 (67) 三、理想气体 (69) 四、相变 (76) 五、固体和液体 (79) 第八部分静电场 (80) 第一讲基本知识介绍 (80)

第二讲重要模型与专题 (83) 第九部分稳恒电流 (94) 第一讲基本知识介绍 (94) 第二讲重要模型和专题 (97) 第十部分磁场 (106) 第一讲基本知识介绍 (106) 第二讲典型例题解析 (110) 第十一部分电磁感应 (116) 第一讲、基本定律 (116) 第二讲感生电动势 (119) 第三讲自感、互感及其它 (123) 第十二部分量子论 (126) 第一节黑体辐射 (126) 第二节光电效应 (129) 第三节波粒二象性 (135) 第四节测不准关系 (138)

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