国际天文学联合会大会2006年8月24日通过决议，将地位备受争议的冥王星“开除”出太阳系行星行列， 太阳系行星数目也因此降为8颗.此次大会通过的决议说，“太阳系的行星包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星”， 冥王星是一颗“矮行星”（所谓“矮行星”，是指同样具有足够质量、呈圆球状，但不能清除其轨道附近其他物体的天体）.
1930年，美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以命名为大行星. 然而，经过近30年的进一步观测，发现它的直径只有2300公里，比月球还要小. 等到冥王星的大小被确认，“冥王星是大行星”早已被写入教科书，以后也就将错就错了. 行星定义委员会最初提出的方案，在确定金星、土星、木星、水星、地球、火星、天王星、海王星为经典行星之外，将冥王星降格为二级行星，同时增加谷神星、卡戎星和“齐娜” （2003UB313）为二级行星.
对宇宙的探索是当前天文研究的重要前沿，也是高考的热点. 太阳系“裁员”、冥王星“降级”与中学物理学科中的万有引力、圆周运动等知识密切相关，特拟题如下，以供同学们学习参考.
1. 冥王星绕太阳公转周期为248年，地球至太阳的平均距离为1.5 ×108 km，则冥王星离太阳的平均距离为____km. （结果保留两位有效数字）
2. 编号为“2003UB313”的新天体目前还没有名字，只有一个非正式的昵称“齐娜”. 相对于200多年前发现的谷神星和近30年前发现的“卡戎”，“齐娜”是一个完全陌生的新来者，2003UB313的编号表示科学家发现它时所依据的观测数据是2003年获得的. 天文学家目前认为，齐娜的直径约2300公里至2500公里，比冥王星略大. 齐娜的公转轨道是个很扁的椭圆，它公转一周需要560年，离太阳的平均距离为_____天文单位 （1天文单位为地球到太阳的距离，约1.5亿公里）.
3. 数十年来，科学家普遍认为太阳系有九大行星，但随着一颗比冥王星更大、更远的天体“齐娜”的发现，使得冥王星大行星地位的争论愈演愈烈， 因此在国际天文学联合会大会上，是否要给冥王星“正名”成为了大会的焦点. 关于“齐娜”与冥王星的下列论述， 正确的是（ ）
A. “齐娜”绕太阳的公转周期比冥王星大
B. “齐娜”绕太阳公转的速度比冥王星大
C. 在冥王星外侧可能还会发现更大、更远的绕太阳公转的天体
D. 若冥王星仍作为太阳系第九大行星，“齐娜”理所当然为太阳系第十大行星
4. 在太阳系的某些行星外围有一个模糊不清的圆环，为了判断该环是与行星相连的连续物，还是绕行星运转的小卫星群，又测出了环中各层的线速度v以及该层到行星中心的距离R ，进而得出v与R的关系. 下列判断正确的是 （ ）
A. 若v与R成正比，则此环是连续物
B. 若v与R成正比，则此环是小卫星群
C. 若v2与R成正比，则此环是小卫星群
D. 若v2与R成反比，则此环是连续物
5. 1978年，美国天文学家詹姆斯•克里斯蒂在检查冥王星的照片时发现其侧面有一个明显的肿块，由此推断冥王星有一颗卫星，这个新发现的天体最终被正式命名为“卡戎”. “卡戎”本身并不很大，直径约为1200公里，质量约为月球的1／45， 但以卫星与其行星的大小之比而论，它却是太阳系里比值最大的. 若冥王星绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R ，“卡戎”绕冥王星公转周期和公转轨道半径分别为t和r. 则太阳质量与冥王星质量之比M日 / M冥为（ ）
A. R3 t2 / r3T2
B. R3 t2 / r3t2
C. R3 t2 / r2T3
D. R2 t3 / r2t3
6. 开普勒行星三定律同样适用于宇宙飞船登陆冥王星的过程，飞船沿半径为r的圆形轨道绕冥王星运动，当开动制动机后，飞船速度降低并转移到与冥王星相切的椭圆轨道， 如右图，问在之后，飞船经过多长时间登陆冥王星？（已知冥王星的半径为R，表面的重力加速度为g，圆轨道作为椭圆轨道的一种形式）
7. 宇宙飞船在靠近冥王星地面时，绕冥王星作圆周运动，飞船上装有多台发动机，用于姿态控制、变轨运动以及脱轨返回提供所需要的冲量. 为了便于研究，将多台发动机等效为P1、P2、P3 、P4四个喷气发动机，如右上图所示，P1、P3的连线与坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行，开始时飞船以恒定的速率v0向+x方向平动.
（1）要使飞船降低高度返回地面，应当开动哪一台喷气发动机？
（2）由于在近地太空仍然存在很小的阻力，飞船飞行轨道高度逐渐降低，为了恢复到原来的高度，应当开动哪一台发动机？
（3）假设为了有关研究需要，要使飞船改为向+x偏-y60°的方向以原来的速率v0平动，则可
A. 先开动P1 适当时间，再开动P4 适当时间
B. 先开动P3 适当时间，再开动P2 适当时间
C. 开动P4 适当时间
D. 先开动P3 适当时间，再开动P4 适当时间
8. 冥王星的质量远比其他行星小，甚至在卫星世界中它也只能排在第七八位，为了全面了解冥王星，美国宇航局的冥王星探测器“新地平线”今年初成功发射，预计将最早于2015年中期到达冥王星. 不久的将来，人类总可以利用宇宙飞船抵达冥王星. 请你设计一个利用飞船测定冥王星质量的方案，需要测定哪些物理量？如何测定这些物理量？
9. 探测冥王星是宇宙探索的重要一步，科学家可以利用飞船进行近距离勘探，可获得冥王星表面的重力分布、磁场分布.
（1）若飞船在冥王星一些区域发现了质量密集区，当飞越这些重力异常区时，通过地面大口径射电望远镜观察，探测器的速率将变_____，轨道半径将变_____.
（2）通过飞船内的电子设备， 记录了运动电子在磁场中的轨道， 如下图所示是飞船通过冥王星上空A、B、C、D四个位置时电子运动轨道的照片，设电子速率相同，且与磁场方向垂直，其中磁场最强的是 位置. 图A中电子轨道半径为10 cm，电子比荷为1.8×10
10. 已知冥王星半径为R，表面重力加速度为g，质量为m的物体在冥王星附近的万有引力势能为Ep=-mgR2/r（以无穷远处引力势能为零，r表示物体到地心的距离），质量为m的飞船以一定速率在某一圆轨道上绕冥王星做圆周运动.
（1）求此飞船距地面的高度；
（2）要使飞船到跟地面的高度再增加h的轨道上绕做匀速圆周运动，飞船发动机至少要做多少功？
（编辑 孙世奇）