2015高一物理试题：必修2万有引力与航天试题及答案详解

在高中物理的学习过程中，万有引力与航天是一个重要的章节。它不仅涵盖了基础的物理理论，还涉及到许多实际应用问题，帮助学生更好地理解宇宙中的物理现象。本文将围绕2015年高一物理试题中关于必修2《万有引力与航天》的部分进行详细解析。

一、基础知识回顾

首先，我们需要回顾一些基本概念和公式。牛顿的万有引力定律是这一章的核心内容之一，其表达式为：

\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]

其中，\( F \) 表示两物体之间的引力大小，\( G \) 是万有引力常数，\( m_1 \) 和 \( m_2 \) 分别是两个物体的质量，\( r \) 是它们之间的距离。

此外，地球上的重力加速度 \( g \) 也可以通过万有引力定律推导得出：

\[ g = G \frac{M}{R^2} \]

其中，\( M \) 是地球的质量，\( R \) 是地球的半径。

二、典型试题解析

例题1：卫星绕地球运行周期计算

题目：一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，已知其轨道半径为 \( r \)，地球质量为 \( M \)，求该卫星的运行周期 \( T \)。

解析：根据开普勒第三定律，卫星的运行周期 \( T \) 可以表示为：

\[ T = 2\pi \sqrt{\frac{r^3}{GM}} \]

这是因为在匀速圆周运动中，向心力由万有引力提供，即：

\[ F_{\text{向心}} = F_{\text{引力}} \]

代入相关公式即可得到上述结果。

例题2：逃逸速度计算

题目：假设地球表面的逃逸速度为 \( v_e \)，求其数学表达式。

解析：逃逸速度是指物体脱离地球引力所需的最小初速度。根据能量守恒定律，当物体的总机械能为零时，其速度即为逃逸速度。因此，有：

\[ \frac{1}{2}mv_e^2 = G \frac{mM}{R} \]

解得：

\[ v_e = \sqrt{\frac{2GM}{R}} \]

三、总结与建议

通过以上两道例题的解析，我们可以看到，万有引力与航天的问题往往需要结合多个物理定律和公式来解决。因此，在学习过程中，建议同学们多做练习，熟悉各种公式的应用，并注意单位的统一。

希望本文对大家理解和掌握万有引力与航天的相关知识有所帮助。如果有任何疑问或需要进一步解释的地方，请随时留言讨论！

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