天文学家发现一颗环绕双星运行的“大行星”，其卫星上可能有生命？

最可能有生命的星系最可能有生命的星系具体如下：1、行星开普勒-186f，是一颗环绕红矮星开普勒186的太阳系外行星，距离地球约492光年。

该行星是第一颗在太阳以外恒星旁发现的适居带内半径与地球相若的系外行星。

2、行星格利泽581d，位于天秤座的红矮星格利泽581，距离地球约20.5光年，它的质量为地球质量的8倍，被认为是一颗超级地球。

科学家发现该行星位于适居带当中，或有液态水和生物的存在。

3、行星HD40307g，这颗恒星距离地球约42光年，由于它和恒星之间的距离适中，可能拥有适宜生命存在的环境。

4、行星τ星e，科学家宣称在鲸鱼座τ星的恒星系统中存在着一颗超级地球，“鲸鱼座τ星e”行星作为超级地球可能具备孕育生命的条件，它位于恒星的宜居地带。

5、行星格利泽163c，天文学家发现这是一颗可能适宜居住的行星，其围绕格利泽163的M型红矮星运转，距离地球约50光年。

该行星质量大约是地球的7倍。

6、行星HD85512b，这颗行星距地球大约36光年。

根据一项新的研究发现，如果拥有足够的云覆盖率，这颗行星将是迄今为止发现的最接近地球的系外行星之一。

7、行星开普勒-22b，这颗行星直径约为地球的2.4倍，距离我们约有600光年，这颗行星的表面温度约为70华氏度(相当于21摄氏度)，非常适宜生物的居住，也有可能是温暖的海洋行星。

8、土卫二，NASA证实了土卫二表面覆盖的冰层之下，确实有一片巨大的海洋。

这是人类首次在太阳系中发现存在于地球之外的可供生命存在的环境。

9、木卫二，2013年12月11日，美国NASA宣布，木卫二表面发现黏土质矿物或可育成新生命。

木卫二表面布满了冰层，冰层温度在零下26度左右，冰层下有海洋，比地球最深的海洋还要深96公里。

2016年9月26日，NASA发现木卫二欧罗巴有水汽喷发，而有水就有可能有生命存在。

大行星的标准大家好，今天我想和大家分享有关“行星”的一些知识。

在科学领域中，“行星”的定义一直是一个备受争议的话题。

为了解决这个问题，国际天文学联合会在2006年发布了一份名为《行星的标准》的文件，这份文件定义了什么是行星，以及行星的一些特征。

接下来，我将为大家详细介绍这份标准。

首先，让我们来看一下行星的定义。

按照《行星的标准》的定义，行星必须符合以下三个条件：1. 行星必须是太阳系中绕着太阳运行的天体。

2. 行星必须具有足够的质量，以使其自身形成球形，而不是像小行星一样呈现不规则的形状。

3. 行星必须已经“清除了其轨道”。

这意味着行星必须已经把其轨道上的其他物体清除干净，或者是将它们吸收到自己的体积之内。

根据这份标准，太阳系中有八颗行星，分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

这些行星都符合上述三个条件，因此被认为是真正的行星。

除了这些行星之外，太阳系中还有一些其他的天体，例如小行星、矮行星和冥卫一类的天体。

这些天体也绕着太阳运行，但它们并不满足上述三个条件中的某个或全部条件，因此不能被认为是行星。

接下来，让我们来看一下行星的一些特征。

根据《行星的标准》，行星必须具有以下特征之一或多个：1. 行星必须有自己的行星系统。

这意味着行星必须至少有一颗卫星，或者是绕着双星系统中的其中一颗星运行的天体。

2. 行星必须具有大气层。

这意味着行星必须有足够的引力，以便它们能够保持大气层不被太阳风吹走。

3. 行星必须被发现在太阳系中。

这意味着行星必须被人类或者是机器人探测器发现，并且已经得到了科学家的确认。

这些特征都是行星独有的，它们使行星成为了太阳系中最特殊的天体之一。

此外，在《行星的标准》中还有一些有关矮行星的定义。

根据这份标准，矮行星必须满足以下条件：1. 矮行星必须是太阳系中绕着太阳运行的天体。

2. 矮行星必须具有足够的质量，以使其自身形成球形，而不是像小行星一样呈现不规则的形状。

3. 矮行星必须没有“清除了其轨道”。

《万有引力定律》一、计算题1.2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继卫星传回了第一张近距离拍摄月球背面的图片。

此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球的新篇章。

探测器在月球背面着陆的难度要比在月球正面着陆大很多。

其主要原因在于：由于月球的遮挡，着陆前探测器将无法和地球之间实现通讯。

2018年5月，我国发射了一颗名为“鹊桥”的中继卫星，在地球和月球背面的探测器之间搭了一个“桥”，从而有效地解决了通讯问题。

为了实现通讯和节约能量，“鹊桥”的理想位置就是围绕“地—月”系统的一个拉格朗日点运动，如图1所示。

所谓“地—月”拉格朗日点是指空间中的某个点，在该点放置一个质量很小的天体，该天体仅在地球和月球的万有引力作用下保持与地球和月球的相对位置不变。

设地球质量为M，月球质量为m，地球中心和月球中心间的距离为L，月球绕地心运动，图1中所示的拉格朗日点到月球球心的距离为r。

推导并写出r与M、m和L之间的关系式。

地球和太阳组成的“日—地”系统同样存在拉格朗日点，图2为“日—地”系统示意图，请在图中太阳和地球所在直线上用符号“”标记出几个可能拉格朗日点的大概位置。

2.利用万有引力定律可以测量天体的质量．英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”．已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为若忽略地球自转的影响，求地球的质量．测“双星系统”的总质量所谓“双星系统”，是指在相互间引力的作用下，绕连线上某点O做匀速圆周运动的两个星球A和B，如图所示．已知A、B间距离为L，A、B绕O点运动的周期均为T，引力常量为G，求A、B的总质量．测月球的质量若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”已知月球的公转周期为，月球、地球球心间的距离为你还可以利用、中提供的信息，求月球的质量．3.如图所示是“月亮女神”、“嫦娥1号”绕月做圆周运行时某时刻的图片，用、、、、分别表示“月亮女神”和“嫦娥1号”的轨道半径及周期，用R表示月亮的半径．请用万有引力知识证明：它们遵循其中k是只与月球质量有关而与卫星无关的常量经多少时间两卫星第一次相距最远；请用所给“嫦娥1号”的已知量．估测月球的平均密度．4.2014年10月8日，月全食带来的“红月亮”亮相天空，引起人们对月球的关注。

夏邑一高2024 级高一上期试卷（一）地理（A）注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。

第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B 铅笔涂在答题卡中相应的位置。

第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。

答案写在试卷上均无效，不予记分。

第I卷（选择题）一、单选题（本大题共25小题，共75分）织女星被称为“夏夜的女王”，是夏季夜空著名的亮星，它距地球约25.3 光年（银河系半径约为5 万光年）。

据此回答下面小题。

1.织女星是A. 行星B. 恒星C. 星云D. 彗星2.织女星所属的天体系统是A. 行星系B. 太阳系C. 银河系D. 星系据英国《每日邮报》报道，天文学家发现一颗绕昏暗恒星运转的类地行星，距地球仅40 光年（银河系的直径约10 万光年）。

它是一个热气腾腾的“水世界”，体积是地球的6 倍。

据推测，这个“水世界”同样拥有大气层，且75%的表面区域被水覆盖，但由于温度太高，它无法支持地球型生命的存在。

完成下面小题。

3.“水世界”类地行星所在的天体系统属于A. 地月系B. 太阳系C. 银河系D. 河外星系4.它无法支持地球型生命存在的主要依据是A. 该行星上没有水B. 该行星距恒星太近C. 该行星温度太低D. 该行星不存在大气层2024 年5 月28 日18 时58 分，神舟十八号乘组航天员叶光富、李聪、李广苏，以超凡的勇气和精湛的技术，圆满完成了长达8.5 小时的出舱活动，刷新了中国航天员单次出舱活动时间的记录，彰显了我国舱外航天服设计与制造的高超水平。

据此完成下面小题。

5.神舟十八号载人飞船所在的天体系统，级别最高的是A. 地月系B. 太阳系C. 银河系D. 可观测宇宙6.为保障安全，舱外航天服应具备的功能有①供给氧气②调节温度③防止失重④调节压力A. ①②③B. ①②④C. ①③④D. ②③④据国外媒体报道，鲸鱼座γ星（恒星）有5 颗行星环绕，其中“鲸鱼座γ星e 行星”可能具备孕育生命的条件，据此完成各小题。

第四章曲线运动天体运动热点问题【考点预测】1.卫星的变轨问题2. 星球稳定自转的临界问题3. 双星、多星模型4. 天体的“追及”问题5.万有引力定律与几何知识的结合【方法技巧与总结】卫星的变轨和对接问题1．变轨原理(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上，如图所示．(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.2．变轨过程分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道Ⅱ上过A点和B 点时速率分别为v A、v B.在A点加速，则v A>v1，在B点加速，则v3>v B，又因v1>v3，故有v A>v1>v3>v B.(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，卫星在轨道Ⅱ或轨道Ⅲ上经过B点的加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律r3T2＝k可知T1<T2<T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒．若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ，从轨道Ⅱ到轨道Ⅲ，都需要点火加速，则E1<E2<E3. 【题型归纳目录】题型一：卫星的变轨问题题型二：星球稳定自转的临界问题题型三：双星模型题型四：天体的“追及”问题【题型一】卫星的变轨问题【典型例题】例1．（2023·安徽·校联考模拟预测）《天问》是中国战国时期诗人屈原创作的一首长诗，全诗问天问地问自然，表现了作者对传统的质疑和对真理的探索精神，我国探测飞船天问一号发射成功飞向火星，屈原的“天问”梦想成为现实，也标志着我国深空探测迈向一个新台阶，如图所示，轨道1是圆轨道，轨道2是椭圆轨道，轨道3是近火圆轨道，天问一号经过变轨成功进入近火圆轨道3，已知引力常量G，以下选项中正确的是（）A．天问一号在B点需要点火加速才能从轨道2进入轨道3B．天问一号在轨道2上经过B点时的加速度大于在轨道3上经过B点时的加速度C．天问一号进入近火轨道3后，测出其近火环绕周期T，可计算出火星的平均密度D．天问一号进入近火轨道3后，测出其近火环绕周期T，可计算出火星的质量【方法技巧与总结】卫星的变轨问题卫星变轨的实质卫星速度突然增大卫星速度突然减小练1．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）天问一号火星探测器搭乘长征五号遥四运载火箭成功发射意味着中国航天开启了走向深空的新旅程。

地球上存在其他行星生命的可能性随着科技的进步和探索的不断深入，对于地球之外是否存在其他行星上的生命越来越引人关注。

数十年来，天文学家、生物学家和宇航员们一直在寻找答案。

虽然我们尚未发现确凿的证据证明其他行星上存在生命，但有一系列的证据和理论支持着地球之外生命的可能性。

首先，我们知道宇宙是无限的，宇宙中存在着无数个星系和行星。

根据我们对宇宙的了解，有许多行星与地球的环境非常相似，这给了地外生命的存在提供了一个有利的环境。

其次，我们发现地球上一些极端环境条件下的微生物可以生存。

这种生命形式称为极限生物。

比如，在地球上的深海、极地和高温环境中，有些微生物能够适应并生存下来。

这种现象使我们开始思考，在其他星球上是否也存在类似地球上极端环境的生命。

此外，我们还发现了一些古老的微化石，这些微化石显示出它们的存在时间与地球上最早的生命形式的时间相接近，甚至更早。

这意味着，在宇宙的演化过程中，生命可能已经在其他行星上出现了。

这些古老的微化石也进一步支持了地外生命的存在可能性。

另一个证据是来自外行星的探测。

自从1960年代以来，人类已经向往其他星球派出了无数的探测器，探测是否存在生命迹象。

然而，目前我们尚未在其他星球上发现确凿的生命证据。

但并不意味着生命不存在，也有可能是我们的技术和方法还不够先进，无法寻找到生命的存在。

此外，有些专家还提出了“稀土假说”。

这个假说认为，像地球这样的具备适宜生命存在的环境是非常罕见的，也许只是宇宙中一小部分的行星拥有这样的条件。

根据这个假设，地球之外存在生命的可能性非常高。

然而，要验证地球之外是否存在生命，我们需要更多的研究和探索。

未来的太空探索任务，如NASA的火星探测计划和其他国家的月球和外行星探索计划，将为我们提供更多的数据和证据来确认这个问题。

此外，使用更先进的探测技术和仪器，我们有望发现更多地外生命的证据。

例如，研究者们正在研发可以检测生命迹象的仪器，如生物标志物检测器，能够探测到其他行星表面上的生命迹象。

2020-2021学年新教材粤教版物理必修第二册章末综合测评3万有引力定律含解析章末综合测评（三）万有引力定律（时间：90分钟分值:100分)1．（4分）在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。

关于科学家和他们的贡献,下列说法中错误的是()A．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律B．英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量C．伽利略用“月—地检验"证实了万有引力定律的正确性D．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体,物体就不会再落在地球上C[根据物理学史可知C错，A、B、D正确.]2．(4分)金星、火星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，由开普勒定律可知（）A．两行星的周期相等B．两行星的速率均不变C．太阳位于金星椭圆轨道的一个焦点上D．相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于火星与太阳连线扫过的面积C［由开普勒第三定律知，所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，则轨道不同周期不同，则A错误；由开普勒第二定律知，对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，则近日点速度快,远日点速度慢，则B错误；由开普勒第一定律知，所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个公共焦点上,则C正确；由开普勒第二定律知，对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，不是同一星体，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积不相等，则D错误。

]3．(4分）科学家们推测,太阳系有颗行星和地球在同一轨道上。

从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它,可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”.由以上信息我们可以推知（）A．这颗行星的质量等于地球的质量B．这颗行星的密度等于地球的密度C．这颗行星的公转周期与地球公转周期相等D．这颗行星的自转周期与地球自转周期相等C[由题意知，该行星和地球一样绕太阳运行，且该行星、太阳、地球在同一直线上，说明该颗行星与地球有相同的公转周期，C选项正确;但根据所给条件，无法进一步判断这颗行星与地球的自转周期、质量、密度是否相同。

【六篇】已经确认有生命的星球（哪些适合人类生存的星球）已经确认有生命的星球（哪些适合人类生存的星球）范玉妍· 2022-04-30 10:00:08摘要：开普勒-452b、格利泽581d。

开普勒-452b，它于2015年被美国NASA发现，其直径是地球的1.6倍，与地球相似指数为0.83，距离地球1400光年，被称为“地球的表哥”。

2007年发现的格利泽581d，被科学家认为最可能存在生命的“超级地球”。

众所周知，地球是目前人类发现的唯一存在生命体和文明的星球。

但宇宙浩瀚无垠，谁都不能保证地球就是唯一存在生命体的星球。

时至今日，地球依然是一派繁荣景象，万物欣欣向荣，世代繁衍。

然而，没有什么是永远存在的，包括地球。

即使像太阳一样强大的恒星也有生命周期，总有一天会失去光芒。

即便现在的地球依旧宜居，但人类在宇宙面前到底还是太过渺小，任何一场星际事故都可能变成地球和人类的浩劫。

就如同《流浪地球》中展现的，人类想要长久地存在下去，最终还是逃不掉另外一个适合生存的星球的命运。

好在，现在的科技水平能够帮助我们预判灾难的来临，可以给予人类更充足的时间去规避灾难，同时，宇航局也在孜孜不倦的帮助人类寻找合适生存的星球。

目前为止，最受科学家们看好的星球就是开普勒186F，对于开普勒186F，科学家们正在抓紧探索中，也有了一定发现。

这个星球与地球的环境高度相似，它不仅有可能存在液态水资源，也有可能存在生命体。

同时，这颗开普勒186F星球，还具有稳定的季节变化，这是十分难得的。

虽然科学家们对开普勒186F的了解依旧处于基础阶段，但发现开普勒186F对人类寻找像地球一样的星球来说也是很重要的一步。

人类寻找宜居星球的历程科幻剧《异星灾变》讲的是若干年后地球毁灭，人类被迫重新寻找一个适合居住的星球的故事，类似影视剧还有许多，这些影视剧看似前卫大胆脱离实际，但人类踏上寻找第二地球的旅程早就已经开始了。

现实生活中，人类寻找新的宜居星球虽然没有影视剧中这么急迫，但我们赖以生存的地球终究是要走向灭亡的，这是无法改变的既定事实。

地外行星探测与生命存在可能性自古以来，人类一直对地外生命的存在充满了好奇与想象。

随着科学技术的发展，人们开始着手探索地外行星，希望能发现宇宙中的其他生命形式。

地外行星探测与生命存在可能性成为了现代科学研究的重要课题。

一、地外行星探测的历史和进展地外行星探测起源于科学家发现其他星球和天体存在的事实。

过去几十年间，人类已经成功发射了多个太空探测器，用于探索行星和卫星。

其中，最著名的是美国的“开普勒”太空望远镜。

自2009年发射以来，开普勒已经发现了数千颗有可能存在生命的行星。

这些发现让地外生命的存在变得更加接近现实。

二、地外生命的可能性地外行星上能否存在生命一直是一个备受关注的问题。

著名的“范·尤尔克斯悖论”指出，宇宙中存在着大量的外星文明，但人类还未曾接触过。

事实上，在宇宙的无边辐射中，生命存在的可能性是不可忽视的。

首先，我们可以通过地外行星上的类似地球的环境来评估生命存在的可能性。

科学家们已经发现了一些地外行星，它们拥有类似地球的大小、温度和大气层。

这些因素对于生命的存在至关重要。

比如，科学家发现了一颗命名为“开普勒-452b”的行星，它与地球非常相似，被认为有可能存在液态水和生命。

其次，生命存在的可能性也与行星上的化学物质有关。

地球上的生命是基于碳化合物的，而碳在宇宙中相对丰富。

因此，地外行星上也可能存在类似地球生命的有机物。

三、地外行星探测的挑战地外行星探测是一项极为艰巨的任务，面临着许多挑战。

首先，行星距离地球非常遥远，探测器需要耗费数年的时间才能到达目的地。

其次，行星上的生命形式可能与地球上的非常不同，我们可能无法准确识别它们，甚至无法察觉到它们的存在。

此外，我们还需要解决如何与地外生命进行交流的问题。

四、未来的前景和期望尽管地外行星探测面临重重困难，但科学家们对于发现地外生命的热情与信心并未减退。

目前，国际科学界正在积极研究各种方法和技术，来提高对地外行星的观测和探测能力。

其中，利用更强大的望远镜和探测器来观测宇宙是最为重要的一环。

2020届高考物理 天体和行星的运行专题练习（含答案）1. 2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。

已知月球的质量为M 、半径为R ，探测器的质量为m ，引力常量为G ，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r 的匀速圆周运动时，探测器的（ ）A.B. 动能为2GMmRC. D. 向心加速度为2GMR 【答案】C2. 设太阳质量为M ，某行星绕太阳公转周期为T ，轨道可视作半径为r 的圆。

已知万有引力常量为G ，则描述该行星运动的上述物理量满足A ．2324r GM T π=B ．2224r GM T π=C ．2234r GM Tπ= D ．324r GM T π= 答：A3. 小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。

则经过足够长的时间后，小行星运动的A ．半径变大B ．速率变大C ．角速度变大D ．加速度变大 答案：A4. 长期以来“卡戎星（Charon ）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1=19600km ，公转周期T 1=6.39天。

2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2=48000km ，则它的公转周期T 2最接近于 A ．15天 B ．25天 C ．35天D ．45天【答案】B5. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知： A. 太阳位于木星运行轨道的中心B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 答案：C6. 2011年8月,“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。

已经确认有生命的星球导语：地球对于满满宇宙，就像大海里一滴水!既然地球生命丛生，为何其他星球不能有生命呢?宇宙还有第二第三个地球吗?经过探索科学家已经确认有生命的星球是它!据悉，近几日，有关NASA宣布土卫二上几乎具备生命所需的所有条件的消息在全球炸开了锅，其实NASA这就在直接告诉我们土卫二上肯定有生命，只是严谨的NASA不会说的那么绝对而已。

已经确认有生命的星球近几日，有关NASA宣布土卫二上几乎具备生命所需的所有条件的消息在全球炸开了锅，其实NASA这就在直接告诉我们土卫二上肯定有生命，只是严谨的NASA不会说的那么绝对而已。

首先，我们需要知道土卫二是什么。

它是土星的第六大卫星，于1798年被天文学家发现。

这是一颗直径只有505公里的冰覆盖卫星，相当于莫桑比克的陆地面积。

旅行者1号是1980年第一架经过土卫二的人造飞行器。

然后在1981年，旅行者2号经过土卫二，并将一些重要的数据发回地球。

直到1997年，2004年进入土星轨道的卡西尼飞船发射升空，才开始了对土卫二的详细研究和探索。

土卫二厚厚的冰层下有一片海洋。

众所周知，有水的地方就会有生命。

除了磷和硫，土卫二上几乎所有可居住的化学物质都有，比如碳、氢、氧和氮。

磷和硫的科学家也在进一步探索。

这些结果表明，土卫二是最接近找到适合生存环境的成分的地方，其可居住性遥遥领先。

虽然目前没有探测到活跃的生命，但这些科学家正在进一步探索。

对于人类来说，这是前所未有的重大发现!是千百年来人类文明首次发现有生命存在的星球。

这就意味着土卫二里也许有外星人或其他生命的存在，人类与外星人接触也近在咫尺了。

可怜的卡西尼号太空船也将于今年9月在土星坠毁，在这期间它将完成自己的最后使命。

已经确认有生命的星球报导说，美国航空航天局(NASA)已经确定火星曾是富含水的星球，而且现在仍存在流动水。

除了火星，太阳系中还有很多星球有水，或者是固体冰，或者是地下海洋的形式，以及太阳系外也存在适合生命存活条件的星球。

第3讲地球的宇宙环境1．读下图，回顾并完善相关知识。

(1)宇宙中的主要天体类型：宇宙是由恒星、星云、行星、卫星、流星体、彗星、星际物质等天体组成的。

(2)天体系统：宇宙中的天体都在运动着，它们相互吸引、相互绕转，构成不同级别的天体系统(如上图所示)。

(3)结合上图，完善天体系统的层次(级别)结构： 总星系⎩⎪⎨⎪⎧A 银河系⎩⎨⎧B 太阳系⎩⎨⎧ C 地月系⎩⎪⎨⎪⎧ 地球月球其他行星系其他恒星系河外星系方法技巧判断一个物体是否为天体的方法(1)一看位置：它是否位于地球大气层之外，独立存在于宇宙中。

进入大气层或返回地面的物体不属于天体。

(2)二看实质：它是否是宇宙间的物质，自然现象不属于天体。

(3)三看运转：它是否在一定的轨道上独自运转。

依附在其他天体上运行的物体不属于天体，如在火星上考察的火星车就不是天体。

2．读“太阳系模式图”，完善相关知识。

(1)八大行星分类⎩⎪⎨⎪⎧类地行星：A 水星、B 金星、C 地球、 D 火星巨行星：E 木星、F 土星远日行星：G 天王星、H 海王星(2)运动特征⎩⎪⎨⎪⎧同向性：绕日公转方向都是自西向东近圆性：绕日公转的轨道近似圆形共面性：轨道面几乎在同一平面上(3)结构特征：地球与其他类地行星(水星、金星和火星)有许多相似之处。

(4)小行星带位于火星轨道与木星轨道之间；哈雷彗星的公转方向与八大行星的公转方向相反。

拓展延伸1．航天发射基地选址的条件2.航天器发射时间、方向的选择3.航天器回收基地选址的条件(1)地形平坦，视野开阔，便于搜寻。

(2)人烟稀少，有利于疏散人群，保证安全。

(3)气候干燥，多晴朗天气，能见度高。

(4)地质条件好，避开地质灾害多发区。

(5)无大河、湖泊，少森林的地区。

我国的回收场地就选在了内蒙古自治区的中部地区。

(2018·4月浙江选考)2018年2月8日，南天区出现流星雨。

下图为当天从北极上空看到的“太阳系部分行星位置示意图”。

宇宙中可能存在生命的星球目前，科学家已经在太阳系外的一些行星和卫星上发现了可能存在生命的迹象。

以下是一些已知的可能存在生命的星球:1.普罗克西马(Proxima Centauri):这是离我们最近的恒星系统之一，是目前所知最接近地球的系外行星，位于距离太阳系 4.2 光年远处。

它是一颗质量与地球相似的岩石行星，绕着红矮星“比邻星”运转，环境的温度和水存在的可能性使它成为在我们附近最令人兴奋的研究对象之一。

它拥有一颗红矮星和一颗热木星。

在这些行星上，科学家们已经发现了一些有机分子，这表明它们可能具备生命存在的条件。

2.TRIST-1 e:这是一个位于天鹅座的行星系，有7颗可能存在生命的行星，其中三颗已经被确认为拥有大气层和液态水。

科学家们正在进行进一步的研究，以确定这些行星上是否存在生命。

3.凯博带(Kepler Zone):这是位于距离太阳约1000光年的区域，其中有数百个可能存在行星的物体。

科学家们已经发现了一些在这个区域内的行星，它们的大小和轨道都与地球相似，这表明它们可能具备生命存在的条件。

4.土星卫星恩凯拉(Enceladus):这是土星的一个冰巨星卫星，它的表面覆盖着厚厚的冰层。

科学家们已经在它的表面上发现了有机分子，这表明它可能具备生命存在的条件。

5.开普勒-62f（Kepler-62f）：距离地球约1200光年，它是一个类地行星，位于母恒星带状宜居带的边缘，具备液态水存在的可能。

6.特里普尔-1d（TRIST-1d）：距离地球39光年，是一颗在类地行星带附近轨道运转的小行星，环绕着红矮星‘TRIST-1’旋转。

其大气层十分致密，且至少有一些底层密度，并有可能包含生命必需的化合物，因此它也是被推测可能存在生命的行星之一。

7.HD 40307g：距离地球约42光年，是一颗围绕着橙色恒星旋转的超级地球行星，有可能拥有适合生命存在的条件，例如：液态水或者稳定的大气层。

8.LHS 1140b：位于离地球40光年远的丁字脚座星系，在母恒星的宜居带范围内 orbit，适宜以液态状态维持水，因此被认为十分有可能存在泛行星生命。

第8讲 万有引力综合应用模块一：天体运动的一般规律1．卫星变轨问题 (1)圆轨道上的稳定运行圆周运动：万有引力提供圆周运动向心力(球心间距等于轨道半径)2221222π===ω⎛⎫ ⎪⎝⎭m m v G m mr m r r r T(2)变轨运行分析椭圆运动：万有引力提供椭圆运动向心力(球心间距不等于轨道半径)①当v 增大时，所需向心力2v m r增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道运行，由GMv r=速度要减小，但重力势能、机械能均增加．②当卫星的速度突然减小时，向心力2v m r 减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，进入新轨道运行时由2v mr知运行速度将增大，但重力势能、机械能均减少． 规律总结：(1)稳定在新轨道上的运行速度由GMv r=(2)卫星绕过不同轨道上的同一点(切点)时，其加速度大小关系可用2=GMmF ma r=比较得出． (3)卫星在不同轨道上的运行周期大小可以借助开普勒第三定律再结合半长轴比较得出． 2．卫星的追及和相遇问题两天体(行星、卫星或探测器)相遇，实际上是指两天体相距最近．若两环绕天体的运动轨道知识点碎片难度卫星变轨及追及问题★★★☆☆ 宇宙速度 ★★★☆☆ 同步卫星与近地卫星 ★★★☆☆ 计算中心天体的质量和密度★★★☆☆在同一平面内，则两环绕天体与中心体在同一直线上，且位于中心天体的同侧时相距最近．两环绕天体与中心天体在同一直线上，且位于中心天体的异侧时相距最远．设卫星1(离地球近些)与卫星2某时刻相距最近，如果经过时间t ，两卫星与地心连线半径转过的角度相差2π的整数倍，则两卫星又相距最近，即：()112221,2,3,t t n n ωωπ-==⋅⋅⋅；如果经过时间't ，两卫星与地心连线半径转过的角度相差π的奇数倍，则两卫星相距最远，即：()()112221π1,2,3,ωω-=-=⋅⋅⋅t t n n ．例1.★★☆☆☆2013年12月2日凌晨1时30分，嫦娥三号月球探测器搭载长征三号乙火箭发射升空．这是继07年嫦娥一号、10年嫦娥二号之后，我国发射的第3颗月球探测器，也是首颗月球软着陆探测器．嫦娥三号携带有一台无人月球车，重3吨多，是我国设计最复杂的航天器．如图所示为其飞行轨道示意图，则下列说法正确的是( )A ．嫦娥三号的发射速度应该大于11.2 km/sB ．嫦娥三号在环月轨道1上P 点的加速度大于在环月轨道2上P 点的加速度C ．嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小D ．嫦娥三号在下降段中一直处于完全失重状态 练1-1.★★☆☆☆发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，如图所示．则以下说法不正确的是( )A ．要将卫星由圆轨道1送入圆轨道3，需要在椭圆轨道2的近地点Q 和远地点P 分别点火加速一次B ．由于卫星由圆轨道l 送入圆轨道3被点火加速两次，则卫星在圆轨道3上正常运行速度要大于在圆轨道l 上正常运行的速度C ．卫星在椭圆轨道2上的近地点Q 的速度一定大于7.9 km/s ，而在远地点P 的速度一定小于7.9 km/sD ．卫星在椭圆轨道2上经过P 点时的加速度等于它在圆轨道3上经过P 点时的加速度练1-2.★★★☆☆如图所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100 km 、周期为118 min 的工作轨道，开始对月球进行探测，则( ) A ．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度大B ．卫星在轨道Ⅲ上经过P 点的加速度速度与在轨道 II 上经过P 点时的加速度相等C ．卫星在轨道Ⅲ上运行周期比在轨道Ⅰ上大D ．卫星在轨道Ⅲ上经过P 点的速度比在轨道Ⅰ上经过P 点时的大例2.★★★☆☆如图所示，A 为太阳系中的天王星，它绕太阳O 运行可视为做轨道半径为R 0，周期为T 0的匀速圆周运动．天文学家经长期观测发现，天王星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且每隔t 0时间发生一次最大偏离，形成这种现象的原因是天王星外侧还存在着另一颗行星B ，假设行星B 与A 在同一平面内，且与A 的绕行方向相同，绕O 作匀速圆周运动，它对天王星的万有引力导致了天王星轨道的偏离，由此可推测行星B 的运动轨道半径是( ) A ．R 000t t T - B ．R 03000()t t T - C ．R 020030()t T t - D ．R 020300()t t T -练2-1.★★★☆☆甲，乙两颗人造卫星在同一平面内沿同一方向做匀速圆周运动，甲卫星距离地面的高度是地球半径的12，乙卫星距离地面的高度是地球半径的5倍．某时刻两卫星相距最近，问：经过多少个乙卫星做圆周运动的周期，两卫星第一次相距最远？ 练2-2.★★★☆☆“行星冲日”是指当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间且三者排成一条直线的天文现象．2014年4月9日发生了火星冲日的现象．已知火星和地球绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，公转轨道半径为地球的1.5倍，以下说法正确的是()A．火星的公转周期比地球大B．火星的运行速度比地球大C．每年都会出现火星冲日现象D．2015年一定会出现火星冲日现象模块二：双星及多星问题1．双星模型在天体运动中，将两颗彼此相距较近且在相互之间万有引力作用下，绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的行星称为双星． 模型特点如图所示为质量分别是m 1和m 2的两颗相距较近的恒星。

宇宙中的行星是否有生命存在的可能当我们仰望星空，心中总会涌起一个疑问：在那浩瀚无垠的宇宙中，除了我们所熟悉的地球，其他行星上是否也存在着生命呢？这是一个既充满神秘又令人着迷的问题，也是人类一直以来不断探索和思考的课题。

要探讨这个问题，我们首先得了解生命存在的条件。

对于地球上的生命来说，水、适宜的温度和大气层是至关重要的。

水被认为是生命的“源泉”，因为大多数生物化学反应都需要在水溶液中进行。

适宜的温度范围能保证生物分子的稳定性和化学反应的正常进行。

而大气层则可以保护生命免受宇宙射线和小行星撞击的威胁，同时调节温度和维持气体循环。

然而，当我们将目光投向宇宙中的其他行星时，情况就变得复杂多样了。

在我们的太阳系中，就有一些行星和卫星引起了科学家们的极大兴趣。

比如火星，它被认为是太阳系中最有可能存在过生命或者仍然存在简单生命形式的行星之一。

火星曾经有过液态水的迹象，例如古老的河道和干涸的湖泊。

而且，火星的大气层虽然稀薄，但仍然存在。

不过，目前的探测结果还没有确凿地证明火星上存在生命。

但这并不意味着未来不会有新的发现。

再看木星的卫星——木卫二。

它的表面被厚厚的冰层所覆盖，但科学家们推测在冰层之下可能存在着一个巨大的液态海洋。

这个海洋如果存在，那么就有可能提供了适合生命诞生和演化的环境。

而且，来自木星的强大潮汐力可能会为这个海洋提供能量和化学物质，增加了生命存在的可能性。

除了太阳系内的这些天体，在太阳系之外，我们通过各种观测手段发现了大量的系外行星。

这些行星的环境千差万别，有些可能是类似于地球的岩石行星，有些则是气态巨行星。

对于那些与地球大小和质量相似的岩石行星，如果它们位于其恒星的“宜居带”内，就有可能具备生命存在的条件。

所谓“宜居带”，就是指距离恒星不远不近，使得行星表面的温度能够允许液态水存在的区域。

但是，仅仅满足这些条件并不一定意味着生命就一定会存在。

生命的诞生和演化是一个极其复杂和偶然的过程。

即使一个行星具备了水、适宜的温度和大气层等条件，也需要有合适的化学元素组合、稳定的地质活动以及免受频繁的天体撞击等多种因素的共同作用，才有可能孕育出生命。

已经确认有生命的星球
现已证实，这颗活行星是土星的第六颗卫星。

土星六号是土星最大的卫星，也是太阳系第二大卫星。

科学家在土卫六的大气中发现了复杂的化学反应，这意味着这颗行星上很可能存在复杂的生命。

行星很多，但只有地球有生命，适合生存。

但是，在浩瀚的宇宙深处，生命的存在是肯定的。

毕竟地球只是一颗小行星，上面还有太阳系和星系。

所以人类一直在不断寻找适合我们生存的外星星球。

科学家找遍了太阳系中所有的行星和卫星，终于发现了疑有生命存在的星球——土卫六。

目前来说，人类已经确认有生命的星球只有土卫六。

科学家通过卡西尼号探测器传回来的数据发现，这颗卫星简直像极了地球。

它拥有大气、海洋、河流、湖泊，甚至是板块运动。

而且在土卫六上，其环境也有助于磷脂的形成，这是在地球上组成生物细胞的重要物质。

科学家认为，土卫六的生命形式应主要以小型生物为主，不存在大型生物。

天文学家发现拥有“两颗太阳”的多行星系统2012年08月30日09:57腾讯科学我要评论(0)字号：T|T腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，天文学家首次发现一个奇特的行星系统，其中拥有两颗恒星，目前在该系统中发现了两颗行星世界，这个情景就有些像科幻电影《星球大战》中天行者的家乡：塔图因星球，这颗星球同样拥有两个太阳。

宇宙中多数类似太阳这样的G型主序星并不是单一恒星，而科学家本次在双星系统中发现的行星具有非同寻常的轨道，此类行星被称为环双星行星(circumbinary planets)，围绕着两个太阳进行公转。

艺术家绘制的在开普勒-47c轨道上看“两个太阳”的情景开普勒-47c和开普勒-47b的轨道示意图为了寻找到更多的环双星行星，天文学家分析了来自美国国家航空航天局开普勒系外行星探测器的数据，该空间望远镜自2009年3月发射以来已经发现了2300多个潜在的外星世界，在此之前开普勒系外行星探测器已经对四个双星系统的行星轨道进行探测，如开普勒-16、开普勒-34、开普勒-35以及开普勒-38。

拥有“两颗太阳”的开普勒-47系统所属分类：腾讯视频新功能放大观看科学家近日宣布的发现结果为开普勒-47行星系统，这是第一个在双星系统中发现多个内外侧行星轨道的世界，位于内侧的行星编号为开普勒-47b，外层轨道上的行星编号为开普勒-47c，它们距离我们大约5000光年，位于天鹅座方向上。

本项探索研究的主要科学家为来自圣地亚哥州立大学天文学家杰罗姆·欧罗斯（Jerome Orosz）认为我们对开普勒-47行星系统的研究中发现双星系统中可以存在多个行星，星系中发现的大多数恒星都是双体系统或者多体系统构成，所以在此类恒星系统中证明可以存在多个行星世界的事实是非常重要的。

如果我们仅限于在单恒星系统中寻找潜在的可居住行星，那么我们将错过银河系中大部分恒星。

诸如《星球大战》中的塔图因星球，我们的轨道望远镜并不能直接观测到它们的存在，由于距离太遥远，我们只能在这些行星通过其公转恒星圆盘面时才能发现其身影。

物理建模系列(八) 天体运行中的“两种常见模型”1．双星模型 (1)模型构建在天体运动中，将两颗彼此相距较近，且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的行星称为双星．(2)模型条件①两颗星彼此相距较近．②两颗星靠相互之间的万有引力做匀速圆周运动． ③两颗星绕同一圆心做圆周运动． (3)模型特点①“向心力等大反向”——两颗星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，故F 1＝F 2，且方向相反，分别作用在两颗行星上，是一对作用力和反作用力．②“周期、角速度相同”——两颗行星做匀速圆周运动的周期、角速度相等． ③“半径反比”——圆心在两颗行星的连线上，且r 1＋r 2＝L ，两颗行星做匀速圆周运动的半径与行星的质量成反比．2．三星模型例 (2018·河北定州中学摸底)双星系统中两个星球A 、B 的质量都是m ，相距L ，它们正围绕两者连线上某一点做匀速圆周运动．实际观测该系统的周期T 要小于按照力学理论计算出的周期理论值T 0，且TT 0＝k (k <1)，于是有人猜测这可能是受到了一颗未发现的星球C的影响，并认为C 位于A 、B 的连线正中间，相对A 、B 静止，则A 、B 组成的双星系统周期理论值T 0及C 的质量分别为( )A ．2π L 22Gm ，1＋k 24km B ．2π L 32Gm ，1－k 24k m C ．2π2Gm L 3，1＋k24km D ．2πL 32Gm ，1－k 24k2m 【解析】 由题意知，A 、B 的运动周期相同，设轨道半径分别为r 1、r 2，对A 有，Gm 2L2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 02r 1，对B 有，Gm 2L2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 02r 2，且r 1＋r 2＝L ，解得T 0＝2π L 32Gm；有C 存在时，设C 的质量为M ，A 、B 与C 之间的距离r ′1＝r ′2＝L 2，则Gm 2L 2＋GMm r ′21＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r 1，Gm 2L 2＋GMm r ′22＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r 2，解得T ＝2πL 32G (m ＋4M )，TT 0＝mm ＋4M＝k 得M ＝1－k 24k 2m .【答案】 D解答双星问题应注意“两等”“两不等”(1)“两等”①它们的角速度相等．②双星做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，即它们受到的向心力大小总是相等的．(2)“两不等”①双星做匀速圆周运动的圆心是它们连线上的一点，所以双星做匀速圆周运动的半径与双星间的距离是不相等的，它们的轨道半径之和才等于它们间的距离．②由m 1ω2r 1＝m 2ω2r 2知由于m 1与m 2一般不相等，故r 1与r 2一般也不相等.[高考真题]1．(2016·课标卷Ⅲ，14)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( ) A ．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B ．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C ．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D ．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律【解析】 开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律，A 、C 、D 错误，B 正确．【答案】 B2．(2014·课标卷Ⅱ，18)假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g 0；在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ；引力常量为G .地球的密度为( )A.3πGT 2g 0－gg 0 B ．3πGT 2g 0g 0－gC.3πGT2 D ．3πGT 2g 0g【解析】 由万有引力定律可知：在两极处G Mm R 2＝mg 0，在赤道上：G Mm R 2＝mg ＋m (2πT )2R ，地球的质量：M ＝43πR 3ρ，联立三式可得：ρ＝3πGT 2g 0g 0－g，选项B 正确．【答案】 B3．(2015·课标卷Ⅱ，16)由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道．当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行．已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103 m/s ，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103 m/s ，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为( )A ．西偏北方向，1.9×103 m/sB ．东偏南方向，1.9×103 m/sC ．西偏北方向，2.7×103 m/sD ．东偏南方向，2.7×103 m/s【解析】 附加速度Δv 与卫星飞经赤道上空时速度v 2及同步卫星的环绕速度v 1的矢量关系如图所示．由余弦定理可知，Δv ＝v 21＋v 22－2v 1v 2cos 30°≈1.9×103 m/s ，方向东偏南方向，故B 正确，A 、C 、D 错误．【答案】 B[名校模拟]4．(2018·山东临沂高三上学期期中)据报道，2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星(这4颗卫星均绕地球做匀速圆周运动)，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测．设海陆雷达卫星的轨道半径是海洋动力环境卫星的n 倍，下列说法正确的是( )A ．在相同时间内，海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积相等B ．海陆雷达卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比等于海洋动力环境卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比C ．海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星角速度之比为n 32∶1D ．海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星周期之比为1∶n 32【解析】 由于轨道半径不同，相同时间内扫过的面积不相等，A 错；由开普勒第三定律r 3T2＝k 可知，B 项正确；由ω＝GM r 3∝r －32得，ω1∶ω2＝n －32∶1，由T ＝2πr 3GM得，T 1∶T 2＝1∶n －32，C 、D 均错．【答案】 B5．(2018·山东济南一中上学期期中)在未来的“星际穿越”中，某航天员降落在一颗不知名的行星表面上．该航天员从高h ＝L 处以初速度v 0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的距离是5L ，已知该星球的半径为R ，引力常量为G ，则下列说法正确的是( )A ．该星球的质量M ＝v 20R22GLB ．该星球的质量M ＝2v 20R25GLC ．该星球的第一宇宙速度v ＝v 0 R 2LD ．该星球的第一宇宙速度v ＝v 0R L【解析】 在该星球表面处：mg ＝GMm R 2，g ＝GM R 2，x ＝v 0t ，y ＝12gt 2＝L ，t ＝2Lg，由5L ＝x 2＋y 2，得g ＝v 202L ，M ＝v 20R22GL，该星球的第一宇宙速度v ＝gR ＝v 0R2L，故A 、C 正确．【答案】 AC6.(2018·山东潍坊高三上学期期中)2017年8月16日凌晨，中国量子卫星“墨子”在酒泉卫星发射中心成功发射，目前“墨子”已进入离地面高度为h 的极地预定轨道(轨道可视为圆轨道)，如图所示．若“墨子”从北纬30°的正上方按图示方向第一次运行至南纬60°正上方，所用时间为t ，已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，引力常量为G ，忽略地球自转，由以上条件可知( )A ．地球的质量为gRGB ．卫星运行的角速度为π2tC ．卫星运行的线速度为πR2tD ．卫星运行的线速度为π(R ＋h )2t【解析】 在地球表面Mg ＝GMm R 2，M ＝gR 2G ，A 错；第一次运行至南纬60°历时t ＝T4，而T ＝2πω，所以ω＝π2t ，B 对；v ＝ω(R ＋h )＝π(R ＋h )2t，C 错，D 对．【答案】 BD课时作业(十三) [基础小题练]1．(2018·华中师大第一附中高三上学期期中)已知甲、乙两行星的半径之比为2∶1，环绕甲、乙两行星表面运行的两卫星周期之比为4∶1，则下列结论中正确的是( )A ．甲、乙两行星表面卫星的动能之比为1∶4B ．甲、乙两行星表面卫星的角速度之比为1∶4C ．甲、乙两行星的质量之比为1∶2D ．甲、乙两行星的第一宇宙速度之比为2∶1【解析】 由GMm r 2＝mrω2＝m v 2r得 ω＝GMr 3，v ＝ GM r ，E k ＝12m v 2， T ＝2πω＝2πr 3GM，代入数据得M 甲∶M 乙＝1∶2，ω甲∶ω乙＝1∶4，v 甲∶v 乙＝1∶2，卫星质量关系不知，不能比较动能大小．【答案】 BC2．天文学家新发现了太阳系外的一颗行星，这颗行星的体积是地球的a 倍，质量是地球的b 倍．已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为T ，引力常量为G ，则该行星的平均密度为( )A.4πGb 2T 2a 2 B ．4πa GT 2bC.3πb GT 2aD ．4πbGT 2a【解析】 对于近地卫星，设其质量为m ，地球的质量为M ，半径为R ，则根据万有引力提供向心力有，G Mm R 2＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2R ，得地球的质量M ＝4π2R 3GT 2，地球的密度为ρ＝M 43πR 3＝3πGT2；已知行星的体积是地球的a 倍，质量是地球的b 倍，结合密度公式ρ＝mV ，得该行星的平均密度是地球的b a 倍，所以该行星的平均密度为3πbGT 2a，故C 正确．【答案】 C3．双星运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a 、b 两颗星体组成，这两颗星体绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动，测得两星体的轨道半径之和为l 1，轨道半径之差为l 2，a 星体轨道半径大于b 星体轨道半径，a 星体的质量为m 1，引力常量为G ，则b 星体的周期为( )A.2π2l 21(l 1－l 2)Gm 1B ．2π2l 21(l 1＋l 2)Gm 1C.2π2l 21(l 1－l 2)Gm 1(l 1＋l 2)D ．2π2l 21(l 1＋l 2)Gm 1(l 1－l 2)【解析】 设a 星体运动的轨道半径为r 1，b 星体运动的轨道半径为r 2，则r 1＋r 2＝l 1，r 1－r 2＝l 2，解得r 1＝l 1＋l 22，r 2＝l 1－l 22，双星系统根据Gm 1m 2l 21＝m 1⎝⎛⎭⎫2πT 2r 1，Gm 1m 2l 21＝m 2⎝⎛⎭⎫2πT 2r 2，得m 1m 2＝r 2r 1，即双星系统中星体质量与轨道半径成反比，得b 星体的质量m 2＝r 1m 1r 2＝(l 1＋l 2)m 1l 1－l 2，a 、b 两星体运动周期相同，对a 星体有Gm 1m 2l 21＝m 1⎝⎛⎭⎫2πT 2r 1，解得T ＝2π2l 21(l 1－l 2)Gm 1，A 选项正确．【答案】 A4．(2018·江苏泰州高三上学期期中)2016年10月19日3时31分，神舟十一号载人飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接，此时天宫二号绕地飞行一圈时间为92.5 min ，而地球同步卫星绕地球一圈时间为24 h ，根据此两组数据我们能求出的是( )A ．天宫二号与地球同步卫星受到的地球引力之比B ．天宫二号与地球同步卫星的离地高度之比C ．天宫二号与地球同步卫星的线速度之比D ．天宫二号与地球同步卫星的加速度之比【解析】 由F ＝GMm r 2及GMm r 2＝mrω2＝m v 2r ＝ma 可知，ω＝GMr 3，T ＝2π r 3GM，a ＝GMr2，v ＝GMr，已知周期关系可确定半径关系，进而确定线速度关系，加速度关系，但由于不知天宫二号和同步卫星的质量关系，故所受地球引力关系不确定，地球半径未知，所以离地高度关系不确定，C 、D 正确．【答案】 CD5．(2018·安徽师大附中高三上学期期中)登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星的公转视为匀速圆周运动．忽略行星自转影响，火星和地球相比( )A.B ．火星的“第一宇宙速度”约为地球的第一宇宙速度的1.4倍 C ．火星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的0.43倍 D ．火星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的0.28倍 【解析】 根据第一宇宙速度公式v ＝ GMR (M 指中心天体太阳的质量)，v 火v 地＝R 地R 火＝6.4×1063.4×106＝1.4 ，故A 错误，B 正确．根据向心加速度公式a ＝GMr 2(M 指中心天体太阳的质量)，a 火a 地＝r 2地r 2火＝(1.5×10112.3×1011)2＝0.43，故C 正确，D 错误．【答案】 BC6.(2018·山东泰安高三上学期期中)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步椭圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点．轨道3到地面的高度为h ，地球的半径为R ，地球表面的重力加速度为g .以下说法正确的是( )A ．卫星在轨道3上的机械能大于在轨道1上的机械能B ．卫星在轨道3上的周期小于在轨道2上的周期C ．卫星在轨道2上经过Q 点时的速度小于它在轨道3上经过P 时的速度D ．卫星在轨道3上的线速度为v ＝Rg R ＋h【解析】 卫星经历两次点火加速才转移至同步轨道3，在轨道3上的机械能肯定大于轨道1上的机械能，A 对；由T ＝2πr 3GM可知，B 错；由于v ＝GMr，所以v 1>v 3，又轨道2上Q 点离心运动，由v Q >v 1可知v Q >v 3，所以v Q >v P ，C 错；将r ＝R ＋h ，GM ＝gR 2，代入v ＝GMr得v ＝R gR ＋h，D 对． 【答案】 AD[创新导向练]7．巧思妙想——以“苹果”为话题考查天体运行规律已知地球的半径为6.4×106 m ，地球自转的角速度为7.27×10－5rad/s ，地球表面的重力加速度为9.8 m/s 2，在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103 m/s ，第三宇宙速度为16.7×103 m/s ，月地中心间距离为3.84×108 m ．假设地球上有一颗苹果树长到月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，请根据此时苹果线速度的计算，判断苹果将不会( )A ．落回地面B ．成为地球的“苹果月亮”C ．成为地球的同步“苹果卫星”D ．飞向茫茫宇宙【解析】 地球自转的角速度为7.27×10－5rad/s ，月球到地球中心的距离为3.84×108 m ，地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，根据v ＝rω得：苹果的线速度为v ＝2.8×104 m/s ，第三宇宙速度为16.7×103 m/s ，由于苹果的线速度大于第三宇宙速度，所以苹果脱离苹果树后，将脱离太阳系的束缚，飞向茫茫宇宙，故A 、B 、C 正确．【答案】 ABC8．科学探索——以“一箭20星”为背景考查卫星运行参数月球和地球的质量之比为a ∶1，半径之比为b ∶1，将一单摆由地球带到月球，将摆球从与地球表面相同高度处由静止释放(释放点高度低于悬点高度)，释放时摆线与竖直方向的夹角相同，当摆球运动到最低点时，在月球上和地球上摆线对摆球的拉力之比为( )A.b 2a B ．a b 2C.a 2bD ．b a2【解析】 设重力加速度大小为g ，摆球释放的高度为h ，摆球运动到最低点有mgh ＝12m v 2，摆球在最低点有F －mg ＝m v 2l ，得F ＝mg ＋2mghl，F 与g 成正比．在星球表面上有GMm R 2＝mg ，得g ＝GM R 2，故摆球在月球和地球上受到的拉力之比为ab2，B 选项正确． 【答案】 B9．军事科技——以导弹拦截为背景考查万有引力定律知识2016年1月27日，我国在境内再次成功地进行了陆基中段反导拦截技术试验，中段是指弹道导弹在大气层外空间依靠惯性飞行的一段．如图所示，一枚蓝军弹道导弹从地面上A 点发射升空，目标是攻击红军基地B 点，导弹升空后，红军反导预警系统立刻发现目标，从C 点发射拦截导弹，并在弹道导弹飞行中段的最高点D 将其击毁．下列说法中正确的是( )A ．图中E 到D 过程，弹道导弹机械能不断增大B ．图中E 到D 过程，弹道导弹的加速度不断减小C ．弹道导弹在大气层外运动轨迹是以地心为焦点的椭圆D ．弹道导弹飞行至D 点时速度大于7.9 km/s【解析】 图中E 到D 过程， 导弹在大气层外空间依靠惯性飞行，没有空气阻力，机械能不变，远离地球，轨道变大，速度减小，万有引力减小，所以加速度减小，在万有引力作用下，运动轨迹是以地心为焦点的椭圆，A 错误，B 、C 正确；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，而D 点在大气层外部，所以轨道要大于近地卫星轨道，运行速度要小于第一宇宙速度，D 错误；故选B 、C.【答案】 BC10．探测火星——以火星探测为背景考查星体运行规律随着人类航天事业的进步，太空探测越来越向深空发展，火星正在成为全球航天界的“宠儿”．我国计划于2020年发射火星探测器，一步实现绕、落、巡工程目标．假设某宇航员登上了火星，在其表面以初速度v 竖直上抛一小球(小球仅受火星的引力作用)，小球上升的最大高度为h ，火星的直径为d ，引力常量为G ，则( )A ．火星的第一宇宙速度为v d hB ．火星的密度为3v 24πGhdC ．火星的质量为v 2d 22GhD ．火星的“近火卫星”运行周期为2πvd h【解析】 在火星表面竖直上抛的小球做匀减速直线运动，设火星表面的重力加速度为g ，第一宇宙速度为v 0，火星的自转周期为T ，则2gh ＝v 2，得g ＝v 22h，在火星表面的物体的重力等于万有引力，也是在火星表面附近做圆周运动的向心力，mg ＝G Mm r 2＝m (2πT )2r ，又r＝d 2，M ＝43πr 3·ρ，得：v 0＝v d 4h ，M ＝v 2d 28Gh ，ρ＝3v 24πGhd，T ＝2πv dh2，故选B. 【答案】 B[综合提升练]11.(2018·山东淄博一中高三上学期期中)如图所示，火箭载着宇宙探测器飞向某行星，火箭内平台上还放有测试仪器．火箭从地面起飞时，以加速度g 02竖直向上做匀加速直线运动(g 0为地面附近的重力加速度)，已知地球半径为R 0.(1)到某一高度时，测试仪器对平台的压力是起飞前的1718，求此时火箭离地面的高度h ；(2)探测器与箭体分离后，进入行星表面附近的预定轨道，进行一系列科学实验和测量，若测得探测器环绕该行星运动的周期为T 0，试问：该行星的平均密度为多少？(假定行星为球体，且已知万有引力恒量为G )【解析】 (1)火箭起飞前有：N 1＝mg 0 火箭起飞后有：N 2－mg ＝mg 02 且有N 1N 2＝1718GMmR 2＝mg 0 GMm(R ＋h )2＝mg联立以上各式解得h ＝R2.(2)设行星半径为r ，质量为M ，密度为ρ，则 GM 1m r 2＝mr ⎝⎛⎭⎫2πT 02由ρ＝M 1V ，V ＝43πr 3得ρ＝3πGT 20. 【答案】 (1)R 2 (2)3πGT 2012．中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测，宇航员在月球上着陆后，自高h 处以初速度v 0水平抛出一小球，测出水平射程为L (这时月球表面可以看成是平坦的)，已知月球半径为R ，万有引力常量为G .求：(1)月球表面处的重力加速度及月球的质量M 月；(2)如果要在月球上发射一颗绕月球运行的卫星，所需的最小发射速度为多大？(3)当着陆器绕距月球表面高H 的轨道上运动时，着陆器环绕月球运动的周期是多少？【解析】 (1)设月球表面的重力加速度为g ，由平抛运动规律有h ＝12gt 2① L ＝v 0·t ②得g ＝2h v 20L 2③ 着陆器在月球表面所受的万有引力等于重力，GM 月m R 2＝mg ④得M 月＝2h v 20R 2GL 2⑤ (2)卫星绕月球表面运行，有GM 月m ′R 2＝m ′v 2R ⑥联立⑤⑥得v ＝v 0L2hR ⑦ (3)由牛顿第二定律有G M 月m (R ＋H )2＝m (R ＋H )4π2T 2⑧联立⑤⑧得T ＝2π2L 2(R ＋H )3hR 2v 20. 【答案】 (1)2h v 20L 2 2h v 20R 2GL 2 (2)v 0L 2hR (3)2π2L 2(R ＋H )3hR 2v 20。