- 万有引力与航天
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太阳系中的8大行星的轨道均可以近以看成圆轨道.下列4幅图是用来描述这些行星运 动所遵从的某一规律的图象.这里T、v、R分别是行星绕太阳运行的周期、速度和相应的圆轨道半径,T0、v0和R0分别是水星绕太阳运行的周期、速度和圆轨道半径.下列4幅图中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据开普勒周期定律:T2=kR3,T02=kR03两式相除后取对数,得:lg=lg
,
整理得:2lg=3lg
,所以B正确.
故选:B.
开普勒通过研究______留下的大量天文观测数据,发现了行星运动三大定律.开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆轨道的一个______上.
开普勒第二定律:行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等.这说明行星离太阳较远时速率______(填“大”或“小”),较近时速率______(填“大”或“小”).
开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.写成表达式为.其中k是一个与行星______关(填“有”或“无”)的常数.
正确答案
第谷
焦点
小
大
无
解析
解:开普勒通过研究第谷留下的大量天文观测数据,发现了行星运动三大定律.
开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆轨道的一个焦点上.
开普勒第二定律:行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等.由扇形面积S=lr知半径长的对应的弧长短,由v=l/t知行星离太阳较远时速率小,较近时速率大.
开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.写成表达式为.把行星运动轨道近似视为匀速圆周运动,有万有引力充当向心力,由
知
,
是与中心天体有关物理量,所以其中k是一个与行星无关的常数.
故答案为:第谷;焦点;小;大;无.
根据开普勒行星运动规律推论出下列结论中,哪个是错误的( )
正确答案
解析
解:A、根据开普勒第一定律,人造地球卫星的轨道都是椭圆,地球在椭圆的一个焦点上,故A正确.
B、根据开普勒第三定律,所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.
即=k,其中k与中心体的质量有关,所以不同卫星在绕同一中心体在不同轨道上运动,k是一样的,故BC正确,D错误.
本题选错误的,故选:D.
在太阳系中,有九大行星绕太阳运行,按照距太阳的距离由近及远依次排列是:水星、金星、地球、火星、木星、土星….如果把距太阳较近的六颗行星的运动近似为匀速圆周运动,那么这六颗行星绕太阳运行一周所用的时间最长的是______,运行速度最大的是______.
正确答案
土星
水星
解析
解:根据万有引力提供向心力得
=m
r=m
T=2π,v=
,
由此可知,离太阳越远的行星,周期越大,故土星的周期最大.
离太阳越近的线速度越大、加速度越大,故水星的线速度最大.
故答案为:土星、水星
地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的.已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍,则木星绕太阳运行的周期约为( )
正确答案
解析
解:根据开普勒第三定律,有=K
知:T2=木星围绕太阳在近似圆形的轨道上运动,若轨道半径是地球轨道半径的5.2倍,
木星绕太阳运行的周期是地球周期的11.86倍,即小行星绕太阳运行的周期是11.86年.
故选:B.
关于公式中常量a3/T2=K,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动,也适用于圆周运动,不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动.
公式=k,式中的k是与中心星体的质量有关,不同星球的行星或卫星,K值不相等.故AC错误,BD正确
故选BD.
由开普勒行星运动定律知,行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方与周期T的平方的比值为常量,设=k,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、公式=k适用于所有环绕体围绕中心体运行,故A错误
B、围绕同一星球运行的行星或卫星,k值相等,故B错误
C、常数k是由中心天体质量决定的,即仅由被环绕星球的质量决定,故C错误,D正确
故选:D.
理论和实践证明,开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用.对于开普勒第三定律的公式=K,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动.所以也适用于轨道是圆的运动,故A错误
BC、式中的k是与中心星体的质量有关,与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关.故B错误,C正确
D、式中的k是与中心星体的质量有关,已知月球与地球之间的距离,无法求出地球与太阳之间的距离,故D错误
故选:C.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在太阳系中,所有行星运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,故A错误;
B、根据万有引力定律得:两个质量为1kg的质点相距1m时万有引力大小F==6.67×10-11N,故B错误;
C、万有引力定律揭示了自然界有质量的物体间普遍存在着的一种相互吸引力,故C正确;
D、卡文迪许用实验的方法测出了万有引力常量,证明了万有引力的存在,故D错误;
故选:C
设某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r.已知地球的质量为M,万有引力常量为G,该人造卫星与地心连线在单位时间内所扫过的面积是( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力,
解得该人造卫星做圆周运动的周期为
人造卫星绕地球做匀速圆周运动的圆的面积为S=πr2
所以人造卫星与地心连线在单位时间内所扫过的面积为
故A正确、BCD错误.
故选:A.
设某人造卫星绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为r0.已知地球的质量为M,万有引力常激为G,该人造卫星与地心的连线在单位时间内所扫过的面积是( )
正确答案
解析
解:根据万有引力提供向心力,有:=
,
解得该人造卫星做圆周运动的周期为:T=2π
人造卫星绕地球做匀速圆周运动的圆的面积为:S=πr2
所以人造卫星与地心连线在单位时间内所扫过的面积为:=
=
故A正确、BCD错误.
故选:A.
关于行星的运动,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
ABC、由开普勤行星运动第三定律知:根据开普勒第三定律公式:=k;
故行星轨道的半长轴越长,公转周期越长,半长轴最短,公转周期应该最小,故A正确,BC错误;
D、冥王星离太阳“最远”即公转轨道的半长轴最大,由=k知,绕太阳运动的公转周期最长,故D错误.
故选:A.
长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星,它的公转轨道半径r1=19600km,公转周期T1=6.39天.2006年3月,天文学家发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转半径r2=48000km,则它的公转周期T2,最接近于( )
正确答案
解析
解:据开普勒第二定律得:=
得:T2=
=24.6天,故ACD错误,B正确.
故选:B.
2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图,则下列关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有( )
正确答案
解析
解:A、根据开普勒定律可知,卫星在近地点的速度大于在远地点的速度,故A正确;
B、由Ⅰ轨道变到Ⅱ轨道要减速,所以B错误;
C、由开普勒第三定律可知,=k,R2<R1,所以T2<T1,故C正确;
D、根据a=,在A点时加速度相等,故D错误.
故选:AC.
以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据第三定律得所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.
公式=K,K值与中心体质量有关,与环绕体无关,所以对不同星球的行星或卫星,公式
=K中的K值不相同,故A正确;
B、开普勒关于行星的运动公式=K中的K是与行星无关的常量,故B正确;
C、天王星是在一个偶然的情况下被发现的,是观测的结果,不是依据万有引力计算的轨道而发现的,故C错误;
D、万有引力常量G是卡文迪许通过实验测出的,并应用了科学放大思想,故D错误;
故选:AB.
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