- 万有引力与航天
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关于开普勒行星运动的公式=k,以下理解正确的是( )
正确答案
解析
解:A、k是一个与行星无关的常量,与恒星的质量有关,故A错误.
B、k是与中心天体质量有关的,中心天体不一样,k值不一样.地球公转的中心天体是太阳,月球公转的中心天体是地球,k值是不一样的,故B错误.
C、T代表行星运动的公转周期,故C错误,D正确.
故选:D
一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替.如图(a)所示,曲线上的A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径ρ叫做A点的曲率半径.图(b)表示地球围绕太阳做椭圆运动,在近日点地球和太阳的中心距离为ra,在远日点地球和太阳的中心距离为rb,则地球在近日点和远日点的速度大小的比值是( )
正确答案
解析
解:根据开普勒第二定律,也称面积定律即在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的.
取极短时间△t,根据“面积”相等:=
可得:=
故选:B
开普勒关于行星运动规律的表达式为,以下理解错误的是( )
正确答案
解析
解:A、k是一个与行星无关的常量,与恒星的质量有关,故A正确.
B、a代表行星椭圆运动的半长轴,故B正确.
C、T代表行星运动的公转周期,故C错误,D正确.
本题选择错误的,故选C.
对于开普勒行星运动的公式=k,以下理解正确的是( )
正确答案
解析
解:A、若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地,周期为T地;月球绕地球运转轨道的长半轴为R月,周期为T月,中心体发生改变,
则≠
.故A错误;
B、C、T表示行星运动的公转周期,R表示行星运行椭圆轨道的半长轴,故B错误,C正确;
D、在太阳系中,k是一个与行星无关、与太阳有关的常量.故D错误;
故选:C.
飞船沿半径为R的圆周绕地球运动其周期为T,地球半径为R0,若飞船要返回地面,可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B点相切,求飞船由A点到B点所需要的时间为______.
正确答案
T
解析
解:根据题意得椭圆轨道的半长轴r=.
根据开普勒第三定律得,=
,
因为r=,
解得T′= T.
则飞船由A点到B点的运动时间t==
T.
故答案为: T.
关于公式=k,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、开普勒第三定律中常数k是由中心天体决定的,围绕同一星球运行的行星或卫星,k值是相同的,故A正确;
B、不同星球的行星或卫星,k值可能不相等,故B错误;
C、开普勒定律是针对太阳系推导出来的结果,但是适用于任何天体和其周围的卫星.故C错误,D错误;
故选:A.
冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆,公转周期为T0,其近日点到太阳的距离为a,远日点到太阳的距离为b,半短轴的长度为c,如图所示.若太阳的质量为M,万有引力常量为G,忽略其他行星对它的影响,则( )
正确答案
解析
解:A、根据第二定律:对每一个行星而言,太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等.所以冥王星从A→B→C的过程中,冥王星与太阳的距离增大,速率逐渐变小,故A错误;
B、公转周期为T0,冥王星从A→C的过程中所用的时间是0.5T0,
由于冥王星从A→B→C的过程中,速率逐渐变小,从A→B与从B→C的路程相等,
所以冥王星从A→B所用的时间小于,故B错误;
C、冥王星从B→C→D的过程中,万有引力方向先与速度方向成钝角,过了C点后万有引力方向与速度方向成锐角,所以万有引力对它先做负功后做正功,故C错误;
D、设B到太阳的距离为x,则x=,根据万有引力充当向心力知
=ma,知冥王星在B点的加速度为
,故D正确;
故选:D.
月球环绕地球运动的轨道半径为地球半径的60倍,运行周期约为27天,应用开普勒定律计算:在赤道平面内离地多高时,人造地球卫星随地球一起转动,就像停留在天空中不动一样?(R地=6400km)
正确答案
解:月球环绕地球运动的轨道半径为地球半径的60倍,运行周期约为27天;同步卫星的周期为1天;
根据开普勒第三定律,有:
解得:
R月=R同=
=9R同
由于R月=60R地,故R同=,故:
h=R地=
=36267km.
答:在赤道平面内离地36267km高时,人造地球卫星随地球一起转动,就像停留在天空中不动一样.
解析
解:月球环绕地球运动的轨道半径为地球半径的60倍,运行周期约为27天;同步卫星的周期为1天;
根据开普勒第三定律,有:
解得:
R月=R同=
=9R同
由于R月=60R地,故R同=,故:
h=R地=
=36267km.
答:在赤道平面内离地36267km高时,人造地球卫星随地球一起转动,就像停留在天空中不动一样.
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.下面对于开普勒第三定律的公式=k,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
B、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.
在太阳系中,有八大行星围绕太阳运行,按照距太阳的距离排列,由近及远依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星.那么它们绕太阳运行的周期最短的是______.
正确答案
水星
解析
解:根据开普勒第三定律内容,太阳系中所有行星的轨道半长轴的3次方与其公转周期的平方的比值都相等,
即=k,对围绕同一中心天体运行的行星(或卫星)都相同.
按照距太阳的距离排列,由近及远依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,
所以它们绕太阳运行的周期最短的是水星.
故答案为:水星
下列公式中无法在实验室验证的是( )
正确答案
解析
解:A、F=m是验证向心力和线速度、半径的关系式,可以在实验中得到验证
B、v=,是验证线速度和周期、半径的关系式,可以在实验中得到验证
C、=k是开普勒在观察太阳系行星运动时得到的规律,在实验中不能验证
D、F=ma是验证合力、加速度与质量的关系式,可以在实验中得到验证
本题选无法在实验室验证的,故选:C.
根据德国天文学家开普勒的行星运动三定律,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B:第一定律的内容为:所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动,太阳处于椭圆的一个焦点上.可知:选项A错误,选项B正确.
C:第三定律的内容为: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.其表达式为:,则知离太阳较近的行星,围绕太阳转一周的时间短,∴选项C错误.
D:第二定律的内容为:对每一个行星而言,太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等,可知地球绕太阳有近日点和远日点之分,近日点快,远日点慢,∴选项D错误.
故选:B.
关于开普勒行星运动的公式,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、k是一个与行星无关的常量,与恒星的质量有关,故A正确.
B、不同星球的行星,因质量的不同,则k值可能不同,故B正确.
C、T代表行星运动的公转周期,故C错误,D正确.
故选:ABD.
(2015秋•洛阳校级期末)如图所示,某行星沿椭圆轨道运行A为远日点,离太阳的距离为a,B为近日点,离太阳的距离为,过远日点时行星的速率为va,过近日点时的速率为vb.已知图中的两个阴影部分的面积相等,则( )
正确答案
解析
解:AB、取极短时间△t,根据开普勒第二定律得:
a•va•△t=
b•vb•△t
得到vb=va,故A错误,B正确;
C、已知图中的两个阴影部分的面积相等,那么它们的运动时间相等,故C错误;
D、由开普勒第一定律,则太阳一定在该椭圆的一个焦点上,故D正确;
故选:BD.
冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆,公转周期为T0,其近日点到太阳的距离为a,远日点到太阳的距离为b,半短轴的长度为c,如图所示.若太阳的质量为M,万有引力常量为G,忽略其他行星对它的影响,则( )
正确答案
解析
解:A、根据第二定律:对每一个行星而言,太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等.所以冥王星从A→B→C的过程中,冥王星与太阳的距离增大,速率逐渐变小,故A正确;
B、公转周期为T0,冥王星从A→C的过程中所用的时间是0.5T0,
由于冥王星从A→B→C的过程中,速率逐渐变小,从A→B与从B→C的路程相等,
所以冥王星从A→B所用的时间小于,故B错误;
C、冥王星从B→C→D的过程中,万有引力方向先与速度方向成钝角,过了C点后万有引力方向与速度方向成锐角,所以万有引力对它先做负功后做正功,故C错误;
D、根据万有引力充当向心力知=ma知,冥王星在B点的加速度为
,故D错误;
故选:A.
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