题目内容

16.2006年5月的天空是相当精彩的,行星们非常活跃,木星冲日、火星合月、木星合月等景观美不胜收.在太阳系中,木星是“八兄弟”中“最魁梧的巨人”,2006年5月4日23时,发生木星冲日现象.所谓的木星冲日是指地球、木星在各自轨道上运行时与太阳重逢在一条直线上,也就是木星与太阳黄经相差180度的现象,天文学上称“冲日”.冲日前后木星距离地球最近,也最明亮.下列说法正确的是(  )
A.2006年5月4日,木星的线速度大于地球的线速度
B.2006年5月4日,木星的加速度大于地球的加速度
C.2007年5月4日,必将产生下一个“木星冲日”
D.下一个“木星冲日”必产生于2007年5月4日以后

分析 行星在近似圆形轨道上运动,由太阳的万有引力提供向心力,我们可以用万有引力提供向心力来解出各物理量,列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式,再进行讨论.

解答 解:A、由万有引力提供向心力,得G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,得v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,可知距离太阳越远,r越大,做圆周运动的线速度越小,木星的线速度小于地球的线速度.故A错误.
B、由万有引力提供向心力,得G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=ma,得a=$\frac{Mm}{{r}^{2}}$,可知距离太阳越远,r越大,加速度a越小,木星的加速度小于地球的加速度.故B错误.
C、D由G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{4{π}^{2}r}{{T}^{2}}$,得T=2$πr\sqrt{\frac{r}{GM}}$,所以r越大,周期越长,故木星绕太阳运行的周期大于地球绕太阳运行的周期,又因地球周期是一年,土星周期大于一年,所以再次相遇时间一定大于一年,下一个“木星冲日”必将在2007年5月4日之后,故C错误,D正确.
故选:D.

点评 行星绕太阳运动与卫星绕地球运动的模型相似:旋转天体绕中心天体做匀速圆周运动,中心天体对旋转天体的万有引力提供旋转天体的向心力.本题关键抓住万有引力提供向心力,列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式,再进行讨论.

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