90、92、93、94、95连续多年高考试卷中都在人造地球卫星方面出现了试题,一方面是表明这方面知识的重要性;另一方面更重要的是说明通过这些题目能考出考生对基础知识掌握程度及其运用的能力。
一.95年第8题:两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动,周期之比TA∶TB=1∶8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为:
A.rA∶rB=4∶1 VA∶VB=1∶2 B.rA∶rB=4∶1 VA∶VB=2∶1
C.rA∶rB=1∶4 VA∶VB=1∶2 D.rA∶rB=1∶4 VA∶VB=2∶1
分析:人造卫星牵涉两个方面的基础知识即万有引力F万=kmM/r2; 向心力F向=mv2/r=mω2r=m(2π/T)2r;F万=F向。这些物理概念物理规律的含义要确切把握住,对他们适用条件要有深刻理解,向心力公式中各物理量的关系要记住,在上基础上才能很好应用,才能提高运用知识的能力。
解:先解决牵涉到周期和半径的关系式:GmM/r2=m(2π/T)2r 可得r3/T2=GM/4π2(常量) 故 rA∶rB=1∶4
再解决牵涉到半径与速度的关系式GmM/r2=mv2/r,可得rv2=GM 故VA∶VB==2∶1 本题选D
二.94年第4题:人造地球卫星的轨道半径越大,则
A.速度越小,周期越小 B.速度越小,周期越大
C.速度越大,周期越小 D.速度越大,周期越小
解:可根据上题的分析:r3/T2=GM/4π2(常量),rV2=GM(常量),即可判断:人造卫星半径越大速率越小;半径越大周期越大。 本题选B 三.92年第4题:两颗人造地球卫星都在圆形轨道上运行,它们的质量相等轨道半径之比r1/r2=2,则它们的动能这比E1/E2等于:
A.2 B. C.1/2 D.4
分析:通过上面二道的已明确了V2=GM/r2,我们必须在此基础上力求将其基础知识在深度和广度上进一步明确各知识之间联系根据动能公式mv2/2,可得:
E1/E2=V12/V2=(GM/r1)/(GM/r2)=r2/r1=1/2 本题选C 四.90年第17题:假如一颗做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动则
A.根据公式v=ωr可知卫星的线速度将增大到原来的2倍
B.根据公式F=mV2/r可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2
C.根据公式F=GmM/r2可知地球提供的向心力,将减小到原来1/4
D.根据B、C中给出的公式,可知卫星运动的线速度将减小到原来的 /2
分析:本题是考查考生对各种物体规律、公式应用条件的理解和应用能力(加之本题是多选题,这就更增加了难度)。 公式V=ωr V与r只有在ω相同的条件下,才能成正比,显然题中ω是不相同的,F=mV2/r F与r只有在m和V相同的条件才能反比,显然题中V是不相同的。F=GmM/r2,是万有引力定律,而万有引力就是提供卫星向心力的唯一来源显然向心力减小为原来的1/4。 根据GmM/r2=mV2/r,推出V2r=GM(常数),显然r增大到原来的2倍而线速度变为/2倍,
本题选CD。
从以上四个相同类型的高考试题例我们的认识到:
①必须加强对基础知识反复学习和巩固,对物理概念的定义、公式准确理解,掌握应用的范围和条件。抓住其特征如有关人造卫星的问题,要抓住二套公式:
F万=GmM/r2,F向=mV2/r=mω2r=m(2π/ω)2r,一个关系F万=F向。对公式要记准记死,“只有死才能活”才能做到灵活运用。
②在适应应用的能力上,要抓住知识间内在区别和联系,注意解题方法,如上述人造卫星问题中选择好公式是前题,同时要根据题意选择相对应的物理量,不管题目如何变,那怕是像90年第17题的第A、B选项这样似是而非的题也能得到正确的判断。不同题能找到共同的处理方法。
③高考中基础题要占总分的大部分,全面复习好基础知识掌握好一定的解题方法是高考中取得好成绩重要的一环,不能忽视。这是前提,之后加强综合题的训练也是必要的,加强了基础知识也是解综合题奠定了一定的基础。
