轨道交点处究竟是谁的速度大

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  图1
  题目 :(2013年安徽省联考)如图1所示,一颗行星和一颗彗星绕同一恒星的运行轨道分别为A和B,A是半径为r的圆轨道,B为椭圆轨道,椭圆长轴QQ′为2r,P点为两轨道的交点,以下说法正确的是( )
  (A) 彗星和行星经过P点时受到的万有引力相等
  (B) 彗星和行星绕恒星运动的周期相同
  (C) 彗星和行星经过P点时的速度相同
  (D) 彗星在Q′处加速度为行星的加速度的1/4
  答案:(B)
  显然,(A)、(B)、(D)选项很容易分析,在这里不再赘述.现分析一下(C)选项.
  (C)选项考查的知识有两点——速度的大小和方向,显然,彗星和行星经过P点时的速度的方向显然不同,但速度的大小究竟是谁的大呢?
  设椭圆焦点到近地(恒星)点的距离为r1,椭圆焦点到远地(恒星)点的距离为r2.
  现取一很短的时间Δt,根据开普勒第二定律可得在椭圆轨道Q处的速度v1和Q′处的速度v2满足关系:
  12v1·Δt·r1=12v2·Δt·r2
  ①
  设恒星的质量为M,彗星的质量为m,根据机械能守恒定律可得:
  12mv21-GMmr1=
  12mv22-GMmr2
  ②
  r1+r2=2r ③
  ①②③联立可得则该恒星的机械能为:
  E=EK+EP=-GMm2r ④
  则P处的vP满足:
  12mv2P-GMmr =-GMm2r ⑤
  解得 vP=GMr ⑥
  而圆轨道上的行星在P点处的速度为GMr,从而可得出彗星和行星经过P点时的速度的大小相等.
  显然,上述问题的解决知识
  E=-GMm2r已超出高考考纲的要求,无独有偶,2013年嘉兴市质检也出了一道涉及此知识的考题,题目为.
  图2
  美国发射了一个叫“深度撞击”的探测器,它的任务是跟一个彗星相遇,并把携带的将近400千克的重锤发出去撞击彗星,进而研究彗星被撞击之后的结构,把彗星和地球绕太阳的运行进行简化,如图2所示,椭圆轨道Ⅰ为彗星的运行轨道,圆轨道Ⅱ为地球的运行轨道.下列说法中正确的是( )
  (A) 彗星在b点的速度大于a点的速度
  (B) 彗星在b、c两点时的速度与地球绕太阳运行的速度大小相等
  (C) 彗星a点时加速度的值比地球绕太阳运行的加速度的值大
  (D) 彗星在b、c两点时的加速度的值比地球绕太阳运行的加速度的值大
  显然,此题中没有给出椭圆轨道的长半轴和圆轨道半径之间的关系,所以,无法判断彗星在b、c两点时的速度与地球绕太阳运行的速度大小关系.
  为此,在选择高三检测题目的时候,一定要注意习题的合理性和科学性,否则会给教学效果产生不利的影响.
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