- 开普勒第三定律
- 共323题
如图所示,地球球心为O,半径为R,表面的重力加速度为g.一宇宙飞船绕地球无动力飞行且沿椭圆轨道运动,轨道上P点距地心最远,距离为3R,则( )
正确答案
解析
解:A、在地球表面重力加速度与万有引力加速度相等,根据牛顿第二定律有:m=ma,
得加速度a=
所以在地球表面有:g=
P点的加速度a==
,故A错误;
BC、在椭圆轨道上飞船从P点开始将做近心运动,此时满足万有引力大于P点所需向心力,
所以vp<,故B错误、C正确.
D、从绕地球做圆周运动的卫星上对准地心弹射一物体,物体相对卫星的速度方向是指向地心,但物体相对地球的速度方向则偏离地心.所以,该物体在地球的万有引力作用下,将绕地球做轨迹为椭圆的曲线运动,地球在其中一个焦点.故D错误.
故选:C.
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.
银河系中有两颗行星绕某恒星运行,从天文望远镜中观察到它们的运转周期之比为8:1,则它们的轨道半径的比为( )
正确答案
解析
解:根据开普勒第三定律得轨道半径R的三次方与运行周期T的平方之比为常数,即=k,
两行星的运转周期之比为8:1,
所以它们椭圆轨道的半长轴之比为4:1,故ABC错误,D正确.
故选:D.
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知引力常量为G,太阳的质量为M太.
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质量M地.(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)
正确答案
解:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r.根据万有引力定律和牛顿第二定律有
G=m行
r ①
于是有 =
M太 ②
即 k=M太 ③
(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由②式可得
=
M地 ④
解得 M地=6×1024kg ⑤
解析
解:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r.根据万有引力定律和牛顿第二定律有
G=m行
r ①
于是有 =
M太 ②
即 k=M太 ③
(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由②式可得
=
M地 ④
解得 M地=6×1024kg ⑤
关于行星的运动,以下说法正确的是( )
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.
故A、B错误.
C、由表达式=k,得离太阳越近的行星的运动周期越小,故C正确;
D、由C选项分析,故D错误.
故选C.
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