2022年高考物理辽宁卷第9题与金星

在古代，人们就发现水星、金星有些特殊，它们总是出现在太阳附近，从不会远离，这是怎么回事？

一、真题展示

（2022年高考物理辽宁卷第9题）如图所示，行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球—水星连线与地球—太阳连线夹角 ，地球—金星连线与地球—太阳连线夹角 ，两角最大值分别为 、 。则（　　）

A. 水星的公转周期比金星的大

B. 水星的公转向心加速度比金星的大

C. 水星与金星的公转轨道半径之比为

D. 水星与金星的公转线速度之比为

解：选项A比较简单，水星、金星均围绕太阳转动，根据开普勒第三定律，

解得

A错。

选项B，水星、金星绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力。

因为，所以，B正确。

选项C，很明显，地球、水星的连线与水星轨道相切时，最大。

同理，

C正确。

选项D，万有引力提供向心力。

D错误。本题答案为BC。

下面将三颗行星的轨道半径代入算出角度、的具体数值。

代入计算得

观看动画，直观的理解角度、的变化情况 （天体的半径、距离未按比例制作）。

换个视角观察。

作为对比，来看看火星的情况。

现在我们就能理解水星、金星的特点了。水星、金星的轨道在地球的轨道之内，所以，在地球上看起来，水星、金星就像太阳的两大护法一样，与太阳形影不离，太阳走到哪，水星、金星就跟到哪。尤其是金星，每天黎明时分，金星总是出现在东方的天空，称为启明星，这是因为此时太阳就在东方。

黄昏时分，金星总是出现在西方的天空，称为长庚星，这是因为此时太阳就在西方。

至于白天，金星也是陪伴在太阳的周围，只是完全淹没在太阳的光辉中而看不见。深夜，金星同样追随太阳的脚步跑到地球的另一侧去了，同样看不见。

水星也是如此，水星离太阳更近，更小，经常隐身于太阳的光芒之中，难得一见，因此当取最大值时，水星离太阳最远，这是观测水星的最佳时机。

至于火星、木星等地外行星，轨道在地球的轨道之外，夹角则没有限制。行星冲日的时候，夹角可达180°。

二、金星凌日

上一篇文章2023年高考物理湖北卷第2题与火星冲日说到了火星冲日，知道它的原理与月食类似，有没有什么天文现象的原理和日食类似呢？

答案就是水星凌日或金星凌日。

（天体的半径、距离未按比例制作）

太阳、水星或金星、地球三者近似共线，而且水星或金星、地球在太阳的同一侧，就会发生水星凌日或金星凌日。

不过和月球相比，水星、金星本身的半径并不是很大，，，；离地球又太远，，，，这就导致水星或金星凌日时只能遮挡住太阳很小的一部分，表现为一个黑色的小圆盘在太阳上移动，不会出现日食那样壮观的景象。

三、寻找类地行星

人类在宇宙中是否孤独？有没有外星人？如果有，该如何发现他们？

一种思路是在太阳系外寻找类似地球的行星，这样的行星孕育生命的可能性比较大。

那又该如何寻找类地行星呢？一种方法的原理和金星凌日比较像，称为凌星法，又叫掩食法。

（2023高考物理广东卷第7题） 如图（a）所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为，引力常量为。关于P的公转，下列说法正确的是（    ）

A. 周期为

B. 半径为

C. 角速度的大小为

D. 加速度的大小为

这个过程和金星凌日非常像，行星P绕恒星Q一周，在地球上看来，就遮挡恒星Q一次，恒星Q的亮度就减少一次，因此题目告诉我们，恒星Q的亮度变化周期与行星P的公转周期相同。如果我们在地球上发现某颗恒星的亮度出现了类似的周期性变化，这就说明这颗恒星应该有一颗行星绕其转动，然后再借助其它手段做进一步观测，就有可能发现一颗类地行星。

在高中阶段，我们可以通过计算了解行星P的一些规律。

选项A明显错误，周期应为。C也不对，角速度的大小为

选项B，万有引力提供向心力,

B正确。

选项D，

D错误。本题答案为B。

2009年美国发射了开普勒太空望远镜，专门用来寻找太阳系之外的类地行星，探测原理就是凌星法。

开普勒-22b是一颗太阳系之外的类地行星，距地球约638光年，其表面可能存在液态水，于2009年被开普勒太空望远镜发现。它是第一颗被发现的太阳系外类地行星。

随着类地行星的逐步发现，不久的将来，也许人们就会移民到这些行星上去，我们人类的历史就会进入一个新的阶段。

本文完。

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