陳野

天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題常涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力定律等的應(yīng)用.由于此類問(wèn)題貼近科技前沿，且蘊(yùn)含豐富的物理知識(shí)，以此為背景的高考題情境新、綜合性強(qiáng)，對(duì)考生的理解能力、分析綜合能力、信息發(fā)掘能力、空間想象能力等有較高的要求，因此成為高考的熱點(diǎn)，也是江蘇高考物理試卷中必考的知識(shí)點(diǎn)之一.本文試圖解析近幾年與天體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的幾道高考試題，歸納出處理此類問(wèn)題的求解策略，希望對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)能有所幫助.

一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用

例1 （2013年江蘇高考第1題）火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知

（）

A.太陽(yáng)位于木星運(yùn)行軌道的中心

B.火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始終相等

C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的立方

D.相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積

【點(diǎn)評(píng)】本題以地球的運(yùn)動(dòng)為背景，考查了在地球表面物體所受的萬(wàn)有引力與重力的區(qū)別，根據(jù)效果將萬(wàn)有引力分解成兩個(gè)分力：一個(gè)分力提供物體隨地球白轉(zhuǎn)所需的向心力，另一個(gè)分力充當(dāng)物體的重力.明確地球表面的物體所受重力隨緯度的變化而變化是正確解答本題的關(guān)鍵.

三、天體運(yùn)動(dòng)的物理參量的比較

盼例3 （2015年天津理綜第8題）P1、P2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆行星，距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星s1、s2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圖1中縱坐標(biāo)表示行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度α，橫坐標(biāo)表示物體到行星中心的距離r的平方，兩條曲線分別表示P1、P2周圍的α與r²的反比關(guān)系，它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同，則

（）

A.P1的平均密度比P2的大

B.P1的第一宇宙速度比P2的小

C.sl的向心加速度比s2的大

D. s1的公轉(zhuǎn)周期比s2的大

四、衛(wèi)星的發(fā)射與運(yùn)行

例4 （2013年全國(guó)新課標(biāo)I卷第20題）2012年6月18日，神舟九號(hào)飛船與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器在離地面343 km的近圓形軌道上成功進(jìn)行了我國(guó)首次載人空間交會(huì)對(duì)接，對(duì)接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣.下列說(shuō)法正確的是

（）

A.為實(shí)現(xiàn)對(duì)接，兩者運(yùn)行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間

B.如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時(shí)間后，天宮一號(hào)的動(dòng)能可能會(huì)增加

C.如不加干預(yù)，天宮一號(hào)的軌道高度將緩慢降低

D.航天員在天宮一號(hào)中處于失重狀態(tài)，說(shuō)明航天員不受地球引力作用

【點(diǎn)評(píng)】本題考查了第一宇宙速度、天體變軌、完全失重等知識(shí)點(diǎn).第一宇宙速度是最大運(yùn)行速度，也是地面上的最小發(fā)射速度.本題雖為天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，但題中特別指出存在稀薄大氣，應(yīng)從“變軌”的角度人手思考.