Question

16．據(jù)報道，美國宇航局發(fā)射的“勇氣”號和“機遇”號孿生雙子火星 探測器在 2004 年1月4日和1月25日相繼帶著地球人的問候在火星 著陸． 假設(shè)火星和地球繞太陽的運動可以近似看作同一平面內(nèi)同方向 的勻速圓周運動，已知火星的軌道半徑 r₁=2.4×10¹¹m，地球的軌道 半徑 r₂=1.5×10¹¹m，如圖所示，從圖示的火星與地球相距最近的時 刻開始計時，估算火星再次與地球相距最近時需要的時間為（　�。�

• A． 2.0 年
• B． 4 年
• C． 1.4 年
• D． 1 年

Answer 1

分析 地球和火星都受到太陽的吸引力，由萬有引力提供向心力求出它們的角速度之間的關(guān)系，然后結(jié)合地球的周期即可求出．

解答 解：地球與火星受到的萬有引力提供向心力，設(shè)地球的質(zhì)量為m₂，火星的質(zhì)量為m₁，太陽的質(zhì)量為M，兩顆行星的角速度分別為ω₁和ω₂，得：
火星：$\frac{GM{m}_{1}}{{r}_{1}^{2}}={m}_{1}{ω}_{1}^{2}•{r}_{1}$
地球：$\frac{GM{m}_{2}}{{r}_{2}^{2}}={m}_{2}{ω}_{2}^{2}•{r}_{2}$
所以：$\frac{{ω}_{1}^{2}}{{ω}_{2}^{2}}=\frac{{r}_{2}^{3}}{{r}_{1}^{3}}$=$（\frac{1.5×1{0}^{11}}{2.4×1{0}^{11}}）^{3}$=$\frac{125}{512}$
當(dāng)它們再次相遇時，地球比火星多轉(zhuǎn)過一周，則：
$\frac{t}{{ω}_{1}}-\frac{t}{{ω}_{2}}=2π$
其中：$\frac{2π}{{ω}_{2}}=1$.0年
聯(lián)立得：t=2.0年，所以選項A正確，BCD錯誤
故選：A

點評 該題考查行星相遇問題，理解兩顆行星再次相遇時，半徑小的行星比半徑大的行星多轉(zhuǎn)過一周是解答的關(guān)鍵．