- 行星的运动
- 共969题
事实上,地球围绕太阳运动的轨道是椭圆,并且太阳处在椭圆的一个焦点上.如图,已知太阳质量为M,半径为R,地球在近日点离太阳表面的距离为h1,速度为v1,在远日点地球离太阳表面的距离为h2,万有引力常量为G.
求:(1)地球在远日点的速度为多少?
(2)地球在近日点、远日点的加速度各为多少?
正确答案
解:(1)取极短时间△t,
根据开普勒第二定律得行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,
(R+h1)•v1•△t=
(R+h2)•v2•△t
得到:v2=v1
(2)根据万有引力定律和牛顿第二定律得
地球在近日点:=ma1
地球在远日点:=ma2
解得:a1= a2=
答:(1)地球在远日点的速度是v1
(2)地球在近日点加速度为,远日点的加速度是
.
解析
解:(1)取极短时间△t,
根据开普勒第二定律得行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,
(R+h1)•v1•△t=
(R+h2)•v2•△t
得到:v2=v1
(2)根据万有引力定律和牛顿第二定律得
地球在近日点:=ma1
地球在远日点:=ma2
解得:a1= a2=
答:(1)地球在远日点的速度是v1
(2)地球在近日点加速度为,远日点的加速度是
.
开普勒关于行星运动规律的表达式为,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正确.
B、R代表行星运动的轨道半长轴,故B正确
C、T代表行星运动的公转周期,故C错误,D正确.
故选ABD
设行星绕恒星运动轨道为圆形,则它运动的周期平方与轨道半径的三次方之比=K为常数,此常数的大小( )
正确答案
解析
解:令恒星质量为M,行星质量为m,轨道半径为r,根据万有引力提供圆周运动向心力有:
=
整理可得:=
因为4π2为常量可知,比值只与恒星质量M有关.故A正确,BCD错误.
故选:A.
开普勒第三定律也适用于神州七号飞船的变轨运动.如图所示,飞船与火箭分离后进入预定近地圆形轨道飞行,某一时刻飞船在近地点启动发动机加速,经过较短时间后飞船速度增大并转移到与地球表面相切的椭圆轨道,飞船在远地点再一次点火加速,将沿半径为 r 的圆形轨道绕地球运动,设地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,若不计空气的阻力,试求,神州七号从近地点运动到远地点的时间(变轨时间).
正确答案
解:当飞船沿半径为r的圆形轨道绕地球运动时,根据万有引力提供向心力,有
所以…①
根据开普勒第三定律:,有
…②
又因为:∵…③
由①②③解得:
答:神州七号从近地点运动到远地点的时间为.
解析
解:当飞船沿半径为r的圆形轨道绕地球运动时,根据万有引力提供向心力,有
所以…①
根据开普勒第三定律:,有
…②
又因为:∵…③
由①②③解得:
答:神州七号从近地点运动到远地点的时间为.
关于行星的运动,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、由开普勒第三定律=k,所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,得离太阳越近的行星的运动周期越短,故A正确、BC错误;
D、根据,当轨迹半径越大时,则线速度小,故D错误.
故选:A.
公元1543年,哥白尼临终前在病榻上为其毕生致力的著作《天体运行论》印出的第一本书签上了自己的姓名.这部书预示了地心宇宙论的终结.哥白尼提出行星绕太阳做匀速圆周运动,其运动的示意图如图所示.假设行星只受到太阳的引力,按照哥白尼上述的观点.则离太阳越近的行星( )
正确答案
解析
解:设太阳的质量为M,行星的质量为m,轨道半径为r.
行星绕太阳做圆周运动,万有引力提供向心力,则由牛顿第二定律得:
=m
r=mω2r=ma
T=2π,v=
,ω=
,a=
可知,行星离太远越近,轨道半径r越小,则周期T越小,线速度、角速度、向心加速度越大,故BCD错误;
故选:A.
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,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.
如果牛顿推导的太阳与行星间引力的表达式中,引力的大小与其距离的n次方(n≠2)成反比,各行星的周期与其轨道半径的二次方成正比,则n的值是多大?
正确答案
解:根据题意可知,
解得:T=;
由于行星的周期与其轨道半径的二次方成正比,
因此n=3;
答:则n的值是3.
解析
解:根据题意可知,
解得:T=;
由于行星的周期与其轨道半径的二次方成正比,
因此n=3;
答:则n的值是3.
关于开普勒第三定律中的公式=k,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A:式中的k是与中心星体的质量有关.故A错误.
BCD: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.故BC错误,D正确.
故选:D.
地球的公转轨道接近圆,但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆.天文学家哈雷曾经在1682年跟踪观测过一颗彗星,他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍(如图),并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现.哈雷的预言得到证实,该彗星被命名为哈雷彗星.哈雷彗星最近出现的时间是1986年,请你根据开普勒行星运动第三定律估算,它下次飞近地球大约在______年.
正确答案
2062
解析
解:设彗星的周期为T1,地球的公转周期为T2由开普勒第三定律得:
.所以1986+76=2062.
故答案为:2062
扫码查看完整答案与解析