组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 万有引力与宇宙航行 > 开普勒行星运动定律 > 开普勒第三定律
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:1522 题号:12932996
“天问一号”探测器(以下简称为探测器)执行我国首次火星探测任务,将一次性完成“绕落巡”三大任务。
(1)已知火星的质量为M、半径为R,万有引力常量为G,求火星表面的第一宇宙速度v
(2)为了支持火星探测任务,在天津武清建造了一个直径为70米的天线,如图甲所示。假设探测器向周围空间均匀发射信号,探测器与地球表面距离为h时发出电磁波的功率为,求直径为70米的天线接收到该电磁波的最大功率P。
(3)如图乙所示,当地球位于A点、火星位于B点时发射探测器,它通过地火转移轨道在C点与火星相遇。地火转移轨道是半椭圆轨道(图中椭圆轨道的实线部分),其长轴一端与地球公转轨道相切于A点,另一端与火星公转轨道相切于C点,太阳位于椭圆轨道的一个焦点O上,探测器在地火转移轨道上运行时相当于太阳系的一颗行星。地球和火星绕太阳的公转均近似为匀速圆周运动,已知地球的公转半径为、周期为,火星的公转半径约为1.38、周期约为1.62
a.根据开普勒第三定律,所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。求探测器从A点通过半椭圆轨道运动到C点所用的时间t(已知
b.求从地球上发射探测器时,太阳与地球连线OA和太阳与火星连线OB之间的夹角θ
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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】开普勒第三定律指出:所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,即,其中a表示椭圆轨道半长轴,T表示公转周期,比值c是一个对所有行星都相同的常量。牛顿把该定律推广到宇宙中一切物体之间,提出了万有引力定律:
(1)开普勒第三定律对于轨迹为圆形和直线的运动依然适用。圆形轨迹可以认为中心天体在圆心处,半长轴为轨迹半径。直线轨迹可以看成无限扁的椭圆轨迹,此时中心天体在轨迹端点,半长轴为轨迹长度的。已知:某可视为质点的星球质量为M,引力常量为G。一物体与星球的距离为r。该物体在星球引力作用下运动,其他作用力忽略不计。
a.若物体绕星球做匀速圆周运动,请你推导该星球的引力系统中常量c的表达式;
b.若物体由静止开始做直线运动。求物体到达星球所经历的时间(r远大于R);
(2)万有引力和静电引力是自然界中典型的两种引力,库仑定律和万有引力定律均遵循“平方反比”规律,类比可知,带电粒子在电场中的运动也遵循开普勒第三定律。两个点电荷带电量分别为+Q和-Q,质量均为m,从相距为2l的两点由静止释放,在静电引力的作用下运动,其他作用力忽略不计。静电力常量为k。求两点电荷从开始释放到相遇的时间。
2020-04-07更新 | 883次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐2】火星和地球绕太阳的运动可以近似看做为同一平面内同方向的匀速圆周运动,已知火星的轨道半径r=1.5×1011 m,地球的轨道半径r=1.0×1011 m,从如图所示的火星与地球相距最近的时刻开始计时,估算火星再次与地球相距最近需多少地球年?(保留两位有效数字)
2016-12-28更新 | 887次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐3】2020年7月23日,我国首个火星探测器“天问一号”成功发射,升空后经历7个月左右的长途跋涉靠近火星,开展火星环绕、表面降落、巡视探测三大任务。
火星的自转周期与地球接近,火星的直径为地球的0.531倍,火星的质量为地球的0.107倍。火星和地球绕日公转可近似为圆轨道,火星的公转半径为地球的1.52倍。
1.“天问一号”的发射离不开物理学的发展,而任何理论都有一定的条件和适用范围。关于牛顿力学和相对论,下列说法正确的是(多选)(       
A.在研究“天问一号”环绕火星的“高速”运动时,牛顿力学仍然适用
B.在强引力场情况下,牛顿力学不再适用
C.在解释微观粒子的物理现象时,牛顿力学不再适用
D.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
2.假设环绕器绕火星运行的轨道半径为火星同步卫星的1/4,那么环绕器绕火星一圈需要的时间最接近(单选)(       
A.1小时B.3小时C.6小时D.12小时
3.火星表面的重力加速度为地球的________倍,火星的第一宇宙速度为地球的________倍。(结果保留3位有效数字)
4.“火星冲日”是指火星绕太阳公转过程中运行到与地球和太阳成一直线的状态,此时火星和太阳分别位于地球的两侧。已知火星的公转周期为T,地球的公转周期为,则“火星冲日”的周期为________
2023-11-21更新 | 340次组卷
共计 平均难度:一般