Тест по астрономии: Второй закон Кеплера (Закон площадей) (10-11 класс)
Тест по астрономии «Второй закон Кеплера (Закон площадей)» для 10-11 классов — это проверочная работа, направленная на оценку глубины понимания учащимися кинематических особенностей движения небесных тел. Тест охватывает формулировку закона, понятие радиус-вектора, связь скорости движения с расстоянием до центрального тела, а также физические следствия этого закона.
1
Какая физическая величина, согласно Второму закону Кеплера, описывает равные значения за равные промежутки времени?
Правильный ответ:
Площадь сектора, описываемая радиус-векторомПояснение:
Второй закон Кеплера, также называемый законом площадей, утверждает: радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает (или «заметает») равновеликие площади. Это ключевая геометрическая формулировка, объясняющая неравномерность движения тел по эллиптическим орбитам.2
В какой точке эллиптической орбиты планета обладает максимальной линейной скоростью?
Правильный ответ:
В перигелии (наименьшем удалении от Солнца)Пояснение:
Исходя из закона площадей, чтобы радиус-вектор описал ту же площадь при меньшем радиусе (вблизи Солнца), планета должна пройти большую дугу. Следовательно, в перигелии — ближайшей к Солнцу точке — линейная скорость движения планеты достигает своего максимума.3
Как называется воображаемый отрезок, соединяющий центр Солнца с центром планеты, который фигурирует в определении Второго закона Кеплера?
Правильный ответ:
Радиус-векторПояснение:
Этот отрезок называется радиус-вектором. В полярной системе координат, часто используемой в небесной механике, положение планеты задается длиной радиус-вектора и углом (аномалией). Именно движение этого вектора «заметает» площади, о которых говорится в законе.4
Каким фундаментальным законом физики объясняется справедливость Второго закона Кеплера?
Правильный ответ:
Законом сохранения момента импульсаПояснение:
Второй закон Кеплера является прямым следствием закона сохранения момента импульса в поле центральных сил. Так как сила тяготения направлена вдоль радиус-вектора, она не создает вращающего момента, и момент импульса планеты остается неизменным (L=constL = constL=const), что приводит к изменению скорости при изменении расстояния.5
Как соотносятся длительность астрономической зимы и лета в Северном полушарии Земли, и как это объясняет Второй закон Кеплера?
Правильный ответ:
Зима короче лета, так как Земля проходит перигелий в январе и движется быстрееПояснение:
Земля проходит перигелий в начале января. Согласно Второму закону Кеплера, на этом участке орбиты скорость планеты максимальна. Поэтому Земля быстрее «проскакивает» зимнюю часть своей орбиты (для Северного полушария), делая астрономическую зиму короче лета примерно на 4 дня.6
Почему кометы, движущиеся по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, проводят большую часть времени вдали от Солнца?
Правильный ответ:
Потому что в афелии их скорость минимальна, и они медленно проходят этот участок путиПояснение:
В соответствии со Вторым законом Кеплера, скорость тела в афелии (наиболее удаленной точке) обратно пропорциональна расстоянию. Поскольку орбиты комет очень вытянуты, их афелий находится далеко, и скорость там ничтожно мала. Поэтому кометы проводят вдали от Солнца годы и столетия, а вблизи пролетают за считанные месяцы.7
Чьи астрономические наблюдения стали основой для вывода Второго закона Кеплера?
Правильный ответ:
Наблюдения Тихо Браге за движением МарсаПояснение:
Иоганн Кеплер не проводил собственных масштабных наблюдений. Он использовал богатейший и точнейший архив наблюдений датского астронома Тихо Браге, у которого работал помощником. Анализ движения Марса по этим записям позволил Кеплеру отказаться от равномерного движения и открыть закон площадей.8
Какое утверждение верно для движения искусственного спутника Земли по эллиптической орбите (например, типа «Молния»)?