Question

11．美國宇航局2011年l2月5日宣布，他們發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星一“開普勒一22b”，它每290天環(huán)繞著一顆類似于太陽的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)一周，距離地球約600光年，體積是地球的2.4倍．已知萬有引力常量和地球表面的重力加速度．根據(jù)以上信息，下列推理中正確的是（　�。�

• A． 若能觀測到該行星的軌道半徑，可求出該行星所受的萬有引力
• B． 若已知該行星的密度和半徑，可求出該行星的軌道半徑
• C． 根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期與軌道半徑，可求出該行星的軌道半徑
• D． 若該行星的密度與地球的密度相等，可求出該行星表面的重力加速度

Answer 1

分析 A、根據(jù)萬有引力公式F=$G\frac{Mm}{{r}^{2}}$即可判斷．
BC、地球與行星不是圍繞同一個中心天體做勻速圓周運(yùn)動，也不知道中心天體的質(zhì)量，故無法求出該行星的軌道半徑．
D、根據(jù)萬有引力提供向心力公式$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mg$，分別對該行星和地球列式，即可判斷．

解答 解：A、根據(jù)萬有引力公式F=$G\frac{Mm}{{r}^{2}}$，由于不知道中心天體的質(zhì)量，無法算出向心力，故A錯誤；
B、由于不知道中心天體的質(zhì)量，已知該行星的密度和半徑，無法求出該行星的軌道半徑，故D錯誤；
C、由于地球與行星不是圍繞同一個中心天體做勻速圓周運(yùn)動，故根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期與軌道半徑，無法求出該行星的軌道半徑，故C錯誤；
D、根據(jù)萬有引力提供向心力公式$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mg$，有：$g=\frac{GM}{{r}^{2}}$，若該行星的密度與地球的密度相等，體積是地球的2.4倍，則有：$\frac{{M}_{行}}{{M}_{地}}=\frac{{V}_{行}}{{V}_{地}}$=2.4，$\frac{{r}_{行}}{{r}_{地}}=\root{3}{\frac{{V}_{行}}{{V}_{地}}}=\root{3}{2.4}$，根據(jù)$\frac{{g}_{行}}{{g}_{地}}=\frac{{M}_{行}{{r}_{地}}^{2}}{{M}_{地}{{r}_{行}}^{2}}$，可以求出該行星表面的重力加速度，故D正確．
故選：D

點(diǎn)評 考查天體的運(yùn)動規(guī)律，會由萬有引力提供向心力公式求解相關(guān)問題，要知道在星球表面上物體受到的重力等于萬有引力．