人教版物理必修2同步練習(xí)：7.1 行星的運動（優(yōu)生加練）

更新時間：2024-03-27 瀏覽次數(shù)：27 類型：同步測試

一、選擇題

1. (2023高一下·丹陽期中) 2021年2月，天問一號火星探測器被火星捕獲，經(jīng)過一系列變軌后從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”，為著陸火星做準(zhǔn)備。如圖所示，陰影部分為探測器在不同軌道上繞火星運行時與火星的連線每秒掃過的面積，下列說法正確的是（　　）

A . 圖中兩陰影部分的面積相等 B . 從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”探測器機械能變小 C . 從“調(diào)相軌道”進入“停泊軌道”探測器周期變大 D . 探測器在P點的加速度小于在N點的加速度

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2. (2024高三上·拱墅月考) 我國首顆超百Gbps容量高通量地球靜止軌道通信衛(wèi)星中星26號衛(wèi)星，于北京時間2023年2月23日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，該衛(wèi)星主要用于為固定端及車、船、機載終端提供高速寬帶接入服務(wù)。如圖，某時刻中星26與橢圓軌道偵察衛(wèi)星恰好位于C、D兩點，兩星軌道相交于A、B兩點，C、D連線過地心，D點為遠地點，兩衛(wèi)星運行周期都為T。下列說法正確的是（　?。?

A . 中星26與偵察衛(wèi)星可能在A點或B點相遇 B . 偵查衛(wèi)星從D點運動到A點過程中機械能增大 C . 中星26在C點線速度 $\text{[math]}$ 與偵察衛(wèi)星在D點線速度 $\text{[math]}$ 相等 D . 相等時間內(nèi)中星26與地球的連線掃過的面積大于偵察衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積

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3. (2022高一下·寧波期中) 如圖所示，有a、b、c、d四顆衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動，b是近地衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，衛(wèi)星的運動均視為勻速圓周運動。下列關(guān)于衛(wèi)星的說法中正確的是（）

A . 衛(wèi)星a與b的向心加速度相等，都等于重力加速度g B . 衛(wèi)星d的線速度比衛(wèi)星c的線速度大 C . 衛(wèi)星a的角速度比衛(wèi)星d的角速度大 D . 衛(wèi)星b的周期比衛(wèi)星c的周期大

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4. (2022·嘉興模擬) 如圖所示，地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，哈雷彗星的繞日公轉(zhuǎn)軌跡則是一個非常扁的橢圓。下列說法錯誤的是（）

A . 哈雷彗星與地球的公轉(zhuǎn)周期可能相等 B . 哈雷彗星在近日點的速度一定大于地球的公轉(zhuǎn)速度 C . 經(jīng)過兩公轉(zhuǎn)軌道的交點時，哈雷彗星與地球的加速度一定相同 D . 哈雷彗星從近日點運動至遠日點的過程中動能減少，勢能增加，機械能守恒

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5. (2022·浙江模擬) 2021年6月17日，“神舟十二號”載人飛船搭載著聶海勝、劉伯明、湯洪波三名宇航員成功飛天，開啟歷時三個月的太空任務(wù)。9月17日13時30分許，“神舟十二號”返回艙在東風(fēng)著陸場安全降落。返回艙的返回軌跡可以簡化為如圖所示，已知返回艙在軌道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ運行時的周期分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，在軌道Ⅰ和Ⅲ運行時的速度大小分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。則（）

A . 返回艙在橢圓軌道上運行周期為 $\text{[math]}$ B . 返回艙在軌道Ⅰ的機械能大于軌道Ⅲ的機械能 C . 從軌道Ⅱ上 $\text{[math]}$ 點反向噴火減速進入軌道Ⅲ，減速前后瞬間返回艙的加速度減小 D . 返回艙在軌道Ⅱ上 $\text{[math]}$ 點的速度與軌道Ⅲ上的運行速度無法比較大小

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6. (2022高三上·丹東月考) 2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首次探測火星就實現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務(wù)的國家。執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器成功的進入運行周期約為 $\text{[math]}$ 的橢圓形停泊軌道，“天問一號”在火星停泊軌道運行時，近火點距離火星表面 $\text{[math]}$ 、遠火點距離火星表面 $\text{[math]}$ 、火星半徑為 $\text{[math]}$ ，引力常量 $\text{[math]}$ ，則“天問一號”（）

A . 在近火點通過加速可實現(xiàn)繞火星做圓周運動 B . 通過已知條件可以計算出火星質(zhì)量 C . 在近火點的運行速度比遠火點的小 D . 在近火點的機械能比遠火點的小

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7. (2022高三上·湖南月考) 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓形軌道1，然后經(jīng)點火使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）

A . 衛(wèi)星在軌道2上的運行周期大于它在軌道3上的周期 B . 衛(wèi)星在軌道1上的角速度小于它在軌道3上的角速度 C . 衛(wèi)星在圓軌道1上經(jīng)過Q點時的速度大于它在軌道2上經(jīng)過P點時的速度 D . 衛(wèi)星在橢圓軌道2上經(jīng)過P點時的加速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度

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8. (2022高三上·福清月考) 假設(shè)將來人類登上了火星，考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過程，則有關(guān)這艘飛船的下列說法，正確的是（）

A . 飛船在軌道III上運動到P點時的加速度大于飛船在軌道II上運動到P點時的加速度 B . 飛船在軌道I上運動時的機械能小于在軌道II上運動時的機械能 C . 飛船在軌道II上運動時，經(jīng)過P點時的速度等于經(jīng)過Q點時的速度 D . 飛船繞火星在軌道I上運動的周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以軌道I同樣的軌道半徑運動的周期相同

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9. (2021高二上·金沙期中) “天問一號”于2021年2月到達火星附近，2021年5月?lián)駲C實施降軌，著陸器與環(huán)繞器分離，軟著陸火星表面，實現(xiàn)中國在深太空探測領(lǐng)域的技術(shù)跨越?！疤靻栆惶枴边h離地球的過程簡化為如圖所示的情景，“天問一號”在橢圓軌道Ⅰ上運行到遠地點 $\text{[math]}$ 加速變軌進入圓形軌道Ⅱ，在圓形軌道Ⅱ上運行一段時間后在 $\text{[math]}$ 點時再次加速變軌，從而最終擺脫地球束縛。對于該過程，下列說法正確的是（）

A . “天問一號”在橢圓軌道Ⅰ上由近地點 $\text{[math]}$ 運行到遠地點 $\text{[math]}$ 的過程中速度增大 B . “天問一號”在橢圓軌道Ⅰ上的運行周期小于在圓形軌道Ⅱ上的運行周期 C . “天問一號”在軌道Ⅰ上經(jīng)過 $\text{[math]}$ 點時的加速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過 $\text{[math]}$ 點時的加速度 D . “天問一號”在軌道Ⅰ上運行時的機械能大于在軌道Ⅱ上運行時的機械能

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10. (2021高三上·長春月考) “軌道康復(fù)者”航天器可在太空中給衛(wèi)星補充能源，以延長衛(wèi)星的使用壽命。如圖所示，“軌道康復(fù)者”與一顆地球同步衛(wèi)星在同一平面內(nèi)，以相同的方向繞地球做勻速圓周運動，它們的軌道半徑之比為1：4.下列說法正確的是（）

A . “軌道康復(fù)者”在圖示軌道上運行周期為3h B . “軌道康復(fù)者”線速度大小是地球同步衛(wèi)星的4倍 C . 站在赤道上的人觀察到“軌道康復(fù)者”向西運動 D . 為給同步衛(wèi)星補充能源，“軌道康復(fù)者”需從圖示軌道處減速

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11. (2020高一下·淮安期中) 如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運動，用R、T、ω、v、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、角速度、線速度、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積。下列關(guān)系式正確的有（）

A . ω_A>ω_B B . v_A>v_B C . S_A=S_B D . $\text{[math]}$

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12. (2019高一下·輝南月考) 對于課本上的一些圖片，下列說法正確的是（）

A . 圖甲中，有些火星的軌跡不是直線，說明熾熱微粒不是沿砂輪的切線方向飛出的 B . 圖乙中，行星和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相同的面積 C . 圖丙中，小錘用較大的力去打擊彈性金屬片，A球?qū)⑾扔贐球落地 D . 圖丁中，做變速圓周運動的物體所受的合外力F在半徑方向的分力大于所需要的向心力

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13. (2017高二上·安陽開學(xué)考) 冥王星繞太陽的公轉(zhuǎn)軌道是個橢圓，公轉(zhuǎn)周期為T₀ ，其近日點到太陽的距離為a，遠日點到太陽的距離為b，半短軸的長度為c，如圖所示．若太陽的質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，忽略其他行星對它的影響，則（　?。?p>

A . 冥王星從A→B→C的過程中，機械能逐漸增大 B . 冥王星從A→B所用的時間等于 $\text{[math]}$ C . 冥王星從B→C→D的過程中，萬有引力對它先做正功后做負(fù)功 D . 冥王星在B點的加速度為 $\text{[math]}$

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二、多項選擇題

14. (2024高二下·漢壽開學(xué)考) $\text{[math]}$ 年 $\text{[math]}$ 月 $\text{[math]}$ 日，神舟十二號載人飛船與空間站天和核心艙在軌運行 $\text{[math]}$ 天后成功實施分離，三名航天員在踏上回家之路前，完成了繞飛和徑向交會對接試驗，經(jīng)過兩小時的繞飛和三次姿態(tài)調(diào)整后，神舟十二號飛船來到節(jié)點艙的徑向?qū)涌谡路?，從相?img class="mathml" src="http://math.21cnjy.com/MathMLToImage?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmn%3E200%3C%2Fmn%3E%3Cmi+mathvariant%3D%22normal%22%3Em%3C%2Fmi%3E%3C%2Fmath%3E" style="max-width:100%;vertical-align: middle;">向相距 $\text{[math]}$ 靠近，飛船與核心艙的軌道半徑分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，運行周期分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，下列說法正確的是（）

A . 飛船靠近天和核心艙過程中，向心加速度逐漸增大
B . 飛船靠近天和核心艙過程中，所在軌道處的重力加速度逐漸增大
C . 交會對接試驗過程中，飛船發(fā)動機需要提供飛船向前和指向核心艙的作用力
D . 交會對接試驗過程中應(yīng)滿足 $\text{[math]}$

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15. (2023高一下·山西月考) “神舟十二號”飛船與“天和”核心艙對接過程如圖所示。對接前“神舟十二號”飛船在半徑為 $\text{[math]}$ 的圓軌道Ⅰ運行，運行周期為 $\text{[math]}$ ， “天和”核心艙在半徑為 $\text{[math]}$ 的圓軌道Ⅲ上運行。飛船在A點變軌后，沿橢圓軌道Ⅱ運動到B點與“天和”核心艙交會對接，對接后的組合體繼續(xù)在圓軌道Ⅲ上運行。下列說法正確的是（　?。?

A . “神舟十二號”飛船的發(fā)射速度大于 $\text{[math]}$ B . “神舟十二號”飛船沿軌道Ⅱ運行的周期為 $\text{[math]}$ C . “神舟十二號”飛船在橢圓軌道Ⅱ上A點的機械能等于在橢圓軌道Ⅱ上B點的機械能 D . “神舟十二號”飛船在軌道Ⅱ $\text{[math]}$ 點運動時的加速度大于在軌道Ⅲ上 $\text{[math]}$ 點運動時的加速度

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16. (2022高一下·黑龍江期中) 關(guān)于如圖a、圖b、圖c、圖d所示的四種情況，下列說法中不正確的是（）

A . 圖a中，火車以大于規(guī)定速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時，火車對外軌有壓力 B . 圖b中，英國科學(xué)家卡文迪什利用了扭秤實驗成功地測出了引力常量 C . 圖c中，牛頓根據(jù)第谷的觀測數(shù)據(jù)提出了關(guān)于行星運動的三大定律 D . 圖d中，小球通過輕桿在豎直面內(nèi)做圓周運動，通過最高點的最小速度為 $\text{[math]}$

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17. (2021高三上·赤峰月考) 我國首次發(fā)射的火星探測器“天問一號”自2020年7月23日成功發(fā)射入軌后，2021年2月10日成功被火星捕獲，順利進入環(huán)火軌道；5月15日，“天問一號”著陸巡視器順利軟著陸于火星表面。關(guān)于“天問一號”的運行，可以簡化為如圖所示的模型：“天問一號”先繞火星做半徑為 $\text{[math]}$ 、周期為 $\text{[math]}$ 的勻速圓周運動，在某一位置A點改變速度，使其軌道變?yōu)闄E圓，橢圓軌道在 $\text{[math]}$ 點與火星表面相切，設(shè)法使著陸巡視器落在火星上。若火星的半徑為 $\text{[math]}$ ，則下列說法正確的是（）

A . “天問一號”從圓軌道變?yōu)闄E圓軌道，機械能增加 B . “天問一號”在圓軌道A點的加速度小于橢圓軌道上A點的加速度 C . “天問一號”從橢圓軌道的A點運動到 $\text{[math]}$ 點所需的時間為 $\text{[math]}$ D . “天問一號”在橢圓軌道 $\text{[math]}$ 點的速度大于火星的第一宇宙速度

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18. (2021高三上·玉溪月考) 如圖甲所示，2021年5月15日7時18分，“天問一號”探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。乙圖為“天問一號”探測器經(jīng)過多次變軌后登陸火星的模擬軌跡示意圖，其中軌道I、Ⅲ為圓，軌道Ⅱ為橢圓，不計探測器變軌時質(zhì)量的變化。關(guān)于探測器的運動，下列說法正確的是（）

A . 在軌道I上運行的周期大于在軌道Ⅱ上運行的周期 B . 在軌道I上經(jīng)過A點的動能大于在軌道Ⅲ上經(jīng)過B點的動能 C . 在軌道I上經(jīng)過A點的加速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的加速度 D . 在軌道I上經(jīng)過A點的機械能大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過B點的機械能

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19. (2021高一下·新余期末) 科幻影片《流浪地球》中為了讓地球逃離太陽系，人們在地球上建造特大功率發(fā)動機，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過程可設(shè)想成如圖所示，地球在橢圓軌道I上運行到遠日點P變軌進入圓形軌道II，在圓形軌道II上運行一段時間后在P點時再次加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛。對于該過程，下列說法正確的是（　　）

A . 地球在P點通過向前噴氣減速實現(xiàn)由軌道I進入軌道II B . 若地球在I、II軌道上運行的周期分別為T₁、T₂ ，則T₁<T₂ C . 地球在軌道I正常運行時（不含變軌時刻）經(jīng)過P點的加速度比地球在軌道II正常運行（不含變軌時刻）時經(jīng)過P點的加速度大 D . 地球在軌道I上過O點的速率比地球在軌道I上過P點的速率大

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20. (2017高一下·仙桃期末) 如圖所示，A、B兩衛(wèi)星繞地球運行，運動方向相同，此時兩衛(wèi)星距離最近，其中A是地球同步衛(wèi)星，軌道半徑為r．地球可看成質(zhì)量均勻分布的球體，其半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T．若經(jīng)過時間t后，A、B第一次相距最遠，下列說法正確的有（）

A . 衛(wèi)星B的周期為 $\text{[math]}$ B . 衛(wèi)星B的周期為 $\text{[math]}$ C . 在地球兩極，地表重力加速度g= $\text{[math]}$ D . 由題目條件可以求出衛(wèi)星B的軌道半徑

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21. (2017·湖北模擬)
如圖所示，某次發(fā)射遠地圓軌道衛(wèi)星時，先讓衛(wèi)星進入一個近地的圓軌道I，在此軌道正常運行時，衛(wèi)星的軌道半徑為R₁、周期為T₁；然后在P點點火加速，進入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道II，在此軌道正常運行時，衛(wèi)星的周期為T₂；到達遠地點Q時再次點火加速，進入遠地圓軌道III在此軌道正常運行時，衛(wèi)星的軌道半徑為R₃、周期為T₃（軌道II的近地點和遠地點分別為軌道I上的P點、軌道III上的Q點）．已知R₃=2R₁ ，則下列關(guān)系正確的是（）

A . T₂=3 $\text{[math]}$ T₁ B . T₂= $\text{[math]}$ T₃ C . T₃=2 $\text{[math]}$ T₁ D . T₃= $\text{[math]}$ T₁

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22. (2017高一下·銅仁期末) 下列說法中正確的是（）

A . 地球同步衛(wèi)星都在同一條軌道上 B . 對開普勒第三定律（周期定律），不同中心天體比值k不一定相同 C . 物體做離心運動是因為受到了向心力的緣故 D . 勻速圓周運動是加速度不變的運動

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三、非選擇題

23. (2022高三上·張家口期中) 2022年4月16日，圓滿完成任務(wù)的三名中國航天英雄乘坐神舟十三號飛船從空間站順利返回地面。如圖所示，某顆衛(wèi)星的返回回收過程可簡化如下：軌道1是某近地圓軌道，其半徑可近似看做等于地球半徑，軌道2是位于與軌道1同一平面內(nèi)的中地圓軌道，軌道半徑為地球半徑的3倍。一顆在軌道2上運行的質(zhì)量為m的衛(wèi)星通過兩次制動變軌，先從橢圓轉(zhuǎn)移軌道進入軌道1運行，調(diào)整好姿態(tài)再伺機進入大氣層，返回地面。已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，忽略其他星體對該衛(wèi)星的作用力，試求：
1. （1）該衛(wèi)星在軌道1上運行的動能；
2. （2）經(jīng)過多長時間該衛(wèi)星在橢圓轉(zhuǎn)移軌道上從軌道2上的A點運行至軌道1上的B點（A、B與地心在同一直線上）。
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24. (2021高二上·海淀會考) 北京時間2021年10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船成功對接于天和核心艙徑向端口，空間站[由天和核心艙、神舟十三號載人飛船、天舟二號和天舟三號貨運飛船一起組成四艙（船）組合體]繞地球的運動可視為勻速圓周運動，不考慮空氣阻力以及其他天體的影響，地球可視作質(zhì)量為M的均勻球體；設(shè)空間站（可看做質(zhì)點）的總質(zhì)量為 $\text{[math]}$ 、空間站繞行的軌道半徑為r；萬有引力常量為G。
1. （1）求空間站繞地球做勻速圓周運動的線速度的大小v；
2. （2）若空間站繞地球運動的周期為T，請證明 $\text{[math]}$ 為一與空間站質(zhì)量無關(guān)的常量；
3. （3）小明通過類比發(fā)現(xiàn)，兩點電荷間的庫侖力與兩質(zhì)點間的萬有引力都滿足與距離的平方成反比，因此他猜想：“設(shè)靜電力常量為k，若真空中一個質(zhì)量為m、電量為 $\text{[math]}$ 的試探電荷A，繞一電荷量為 $\text{[math]}$ 的固定點電荷B做半徑為 $\text{[math]}$ 、周期為 $\text{[math]}$ 的勻速圓周運動時，則 $\text{[math]}$ 也是一個與試探電荷A的質(zhì)量和電量均無關(guān)的常量。”請你通過分析、計算來判斷小明的猜想是否正確。
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25. 火星和地球繞太陽的運動可以近似看做為同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運動，已知火星的軌道半徑r_火＝1.5×10¹¹ m，地球的軌道半徑r_地＝1.0×10¹¹ m，從如圖所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需多少地球年？（保留兩位有效數(shù)字）

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26. (2016·九江模擬)
一宇航員乘坐自動航天飛行器到達一類似地球的星球表面進行科學(xué)考察，科考任務(wù)結(jié)束后，他將星球的自轉(zhuǎn)周期為18小時、同一物塊在星球兩極時的重力為在星球赤道時重力的 $\text{[math]}$ 倍的兩個數(shù)據(jù)星球輸入飛行器的航程自動儀中．飛行器自動生成運行軌道，并按此軌道由星球表面P點返回到同步軌道．其中P點和Q點為切點．請問飛行器從橢圓軌道上的P點到Q點需要多長時間？

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27. 請利用開普勒行星運動定律和牛頓第二、三定律，推導(dǎo)出引力的表達式．

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