Question

8．某行星和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓．每過(guò)N年，該行星會(huì)運(yùn)行到日地連線的延長(zhǎng)線上，如圖所示．地球和行星做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力來(lái)源于萬(wàn)有引力，該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑比為$（\frac{N}{N-1}）^{\frac{2}{3}}$．

Answer 1

分析 由圖可知行星的軌道半徑大，那么由開普勒第三定律知其周期長(zhǎng)，其繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的慢．每過(guò)N年，該行星會(huì)運(yùn)行到日地連線的延長(zhǎng)線上，說(shuō)明N年地球比行星多轉(zhuǎn)1圈，即行星轉(zhuǎn)了N-1圈，從而再次在日地連線的延長(zhǎng)線上，那么，可以求出行星的周期是$\frac{N}{N-1}$年，接著再由開普勒第三定律求解該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑比．

解答 解：地球和行星做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力來(lái)源于地球和行星受到的萬(wàn)有引力；
由圖可知行星的軌道半徑大，那么由開普勒第三定律知其周期長(zhǎng)．每過(guò)N年，該行星會(huì)運(yùn)行到日地連線的延長(zhǎng)線上，說(shuō)明從最初在日地連線的延長(zhǎng)線上開始，每一年地球都在行星的前面比行星多轉(zhuǎn)圓周的N分之一，N年后地球轉(zhuǎn)了N圈，比行星多轉(zhuǎn)1圈，即行星轉(zhuǎn)了N-1圈，從而再次在日地連線的延長(zhǎng)線上．所以行星的周期是$\frac{N}{N-1}$年，根據(jù)開普勒第三定律有$\frac{{{r}_{地}}^{3}}{{{r}_{行}}^{3}}=\frac{{{T}_{地}}^{2}}{{{T}_{行}}^{2}}$，即：$\frac{{r}_{行}}{{r}_{地}}$=$\root{3}{\frac{{{T}_{行}}^{2}}{{{T}_{地}}^{2}}}$=$（\frac{N}{N-1}）^{\frac{2}{3}}$
故答案為：萬(wàn)有引力，$（\frac{N}{N-1}）^{\frac{2}{3}}$

點(diǎn)評(píng) 解答此題的關(guān)鍵由題意分析得出每過(guò)N年地球比行星多圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一圈，由此求出行星的周期，再由開普勒第三定律求解即可．