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16.据报道,美国宇航局发射的“勇气”号和“机遇”号孪生双子火星 探测器在 2004 年1月4日和1月25日相继带着地球人的问候在火星 着陆. 假设火星和地球绕太阳的运动可以近似看作同一平面内同方向 的匀速圆周运动,已知火星的轨道半径 r1=2.4×1011m,地球的轨道 半径 r2=1.5×1011m,如图所示,从图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时需要的时间为(  )
A.2.0 年B.4 年C.1.4 年D.1 年

分析 地球和火星都受到太阳的吸引力,由万有引力提供向心力求出它们的角速度之间的关系,然后结合地球的周期即可求出.

解答 解:地球与火星受到的万有引力提供向心力,设地球的质量为m2,火星的质量为m1,太阳的质量为M,两颗行星的角速度分别为ω1和ω2,得:
火星:$\frac{GM{m}_{1}}{{r}_{1}^{2}}={m}_{1}{ω}_{1}^{2}•{r}_{1}$
地球:$\frac{GM{m}_{2}}{{r}_{2}^{2}}={m}_{2}{ω}_{2}^{2}•{r}_{2}$
所以:$\frac{{ω}_{1}^{2}}{{ω}_{2}^{2}}=\frac{{r}_{2}^{3}}{{r}_{1}^{3}}$=$(\frac{1.5×1{0}^{11}}{2.4×1{0}^{11}})^{3}$=$\frac{125}{512}$
当它们再次相遇时,地球比火星多转过一周,则:
$\frac{t}{{ω}_{1}}-\frac{t}{{ω}_{2}}=2π$
其中:$\frac{2π}{{ω}_{2}}=1$.0年
联立得:t=2.0年,所以选项A正确,BCD错误
故选:A

点评 该题考查行星相遇问题,理解两颗行星再次相遇时,半径小的行星比半径大的行星多转过一周是解答的关键.

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