高中物理破题致胜微方法（揭开天体运动中的秘密）9 预测未知天体问题（答案不全）.doc

预测未知天体问题对于未知天体的发现以及预测对于不少同学来说属于重点以及难点，如轨道偏离现象的产生、周期性的相遇等物理情境下的各种题型，对于这一类型的题目该根据什么规律以及方法破解呢？本节微方法将会作出解答！一、经典题型1图示为宇宙中一恒星系的示意图，a为该星系的一颗行星，它绕中央恒星o的运行轨道近似为圆已知引力常量为g，天文学家观测得到a行星的运行轨道半径为r0，周期为t0（1）中央恒星o的质量是多大？（2）长期观测发现a行星每隔t0时间其运行轨道便会偏离理论轨道少许，天文学家认为出现这种现象的原因可能是a行星外侧还存在着一颗未知的行星b（假设其运行的圆轨道与a在同一平面内，且与a的绕行方向相同）根据上述现象和假设，试估算未知行星b的运动周期和轨道半径2科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星，经过观测该小行星每隔t与地球相遇一次，已知地球绕太阳公转半径是r，周期是t，设地球和小行星都是圆轨道，求小行星与地球的最近距离。3规律总结：对于一些未知的天体，通过测量一些数据，并应用万有引力定律进行计算，可以发现和预测它的一些物理量。抓住周期性“相遇”作为突破口，构建理想模型，进而可以估测未知天体相关物理量。4利用万有引力定律发现未知天体的方法：1.先精确测量现有天体的轨迹。2与用万有引力作用下的理论计算比较，找出其产生偏差的原因-未知天体对它的万有引力作用。3并对根据万有引力的大小和方向来确定未天体的质量和位置。4然后到该位置去观测发现未知天体。用此法发现的太阳系的行星有海王星和冥王星。二、相关练习题12016海南7 【题号：3200003158】.通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是a卫星的速度和角速度b卫星的质量和轨道半径c卫星的质量和角速度d卫星的运行周期和轨道半径22016四川3.【题号：3200003048】国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786 km的地球同步轨道上。设动荡红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为a.a2a1a3 b. a3a2a1 c. a3a1a2 d. a1a2a332016上海22b. 【题号：3200003140】两颗卫星绕地球运行的周期之比为27:1，则它们的角速度之比为_，轨道半径之比为_。42016北京18 【题号：3200003038】 如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球e运行，在p变轨后进入轨道2做匀速圆周运动下列说法正确的是a.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在p点的速度都相同b.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在p点的加速度都相同c.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度d.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量52016江苏13. 【题号：3200003102】（15分）据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示，假设“天宫一号”正以熟读v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端m、n的连线垂直，m、n间的距离l=20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v、mn所在平面的分量b=1.0105 t，将太阳帆板视为导体.（1）求m、n间感应电动势的大小e；（2）在太阳帆板上将一只“1.5 v、0.3 w”的小灯泡与m、n相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻.试判断小灯泡能否发光，并说明理由；（3）取地球半径r=6.4103 km，地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h（计算结果保留一位有效数字）. 6（15江苏卷）【题号：3200001055】 过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为a b1 c5 d107（15海南卷）【题号：3200000969】若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为。已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为r，由此可知，该行星的半径为（ ）a. b. c. 2r d.8【题文】（理综卷2015届广东省深圳市高三上学期第一次五校联考（2014.09）19我国在轨运行的气象卫星有两类，一类是极地轨道卫星风云1号，绕地球做匀速圆周运动的周期为12h，另一类是地球同步轨道卫星风云2号，运行周期为24 h。下列说法正确的是a风云1号的线速度大于风云2号的线速度b风云1号的向心加速度大于风云2号的向心加速度c风云1号的发射速度大于风云2号的发射速度d风云1号、风云2号相对地面均静止9【题文】（理综卷2015届河北省唐山市高三9月模拟考试（2014.09）16太阳系各行星可近似看成在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动。设天王星公转周期为t1，公转半径为r1；地球公转周期为t2，公转半径为r2。当地球和天王星运行到太阳两侧，且三者排成一条直线时，忽略二者之间的引力作用，万有引力常量为g，下列说法正确的是a天王星公转速度大于地球公转速度b地球与天王星相距最近至少需经历c太阳的质量为d天王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度之比为10（15北京卷）【题号：3200000982】假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么 a地球公转周期大于火星的公转周期 b地球公转的线速度小于火星公转的线速度 c地球公转的加速度小于火星公转的加速度 d地球公转的角速度大于火星公转的角速度 三、练习题答案1答案略。2答案略。3答案略。4答案略。5答案略。6答案略。7答案略。8【答案】 ab 解析： 卫星绕地球圆周运动有：gmr可知，风云一号卫星周期和半径均小于风云二号卫星的周期和半径a、根据万有引力提供圆周运动向心力有卫星的线速度v，所以风云一号卫星的半径小，线速度大，故a正确；b、根据万有引力提供圆周运动向心力ma有卫星的向心加速度a=，风云一号的半径小，向心加速度大于风云二号卫星的向心加速度，故b正确；c、向高轨道上发射卫星需要克服地球引力做更多的功，故向高轨道上发射卫星需要更大的发射速度，故c错误；d、风云2号是同步卫星，相对地面静止，而风云1号不是同步卫星，相对地面是运动的，故d错误故选：ab【思路点拨】 卫星绕地球圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，据此分析周期与半径的关系，再分析线速度、向心加速度与半径的关系即可根据万有引力提供圆周运动向心力分析半径与周期的关系，再由半径关系分析其它物理量的关系是正确解题的关键9【答案】 b 【解析】a、根据万有引力提供向心力，得：v，轨道半径越大，速度越小，故天王星公转速度小于地球公转速度，故a错误b、当地球和天王星运行到太阳两侧，三者排成一条直线，到地球与天王星相距最近，两者转过的角度相差，所以，得：t=，故b正确c、对于天王星绕太阳运动，根据万有引力提供向心力有：，得太阳的质量为：m对于地球绕太阳运动，有：r2，得太阳的质量为：m，故c错误d、根据万有引力提供向心力有：ma，得：a，所以有：，故d错误故选：b【思