問題詳情:
地球赤道上有一物體隨地球自轉,所受的向心力為F1,向心加速度為a1,線速度為v1,角速度為ω1;繞地球表面附近做圓周運動的人造衞星(高度忽略),所受的向心力為F2,向心加速度為a2,線速度為v2,角速度為ω2;地球的同步衞星所受的向心力為F3,向心加速度為a3,線速度為v3,角速度為ω3;地球表面的重力加速度為g,第一宇宙速度為v,假設三者質量相等,則()
A.F1=F2>F3 B. g=a2>a3>a1 C. v1=v2=v>v3 D. ω1=ω3<ω2
【回答】
考點: 人造衞星的加速度、週期和軌道的關係.
專題: 人造衞星問題.
分析: 題中涉及三個物體:地球赤道上有一隨地球的自轉而做圓周運動物體1、繞地球表面附近做圓周運動的人造衞星2、地球同步衞星3;物體1與人造衞星2轉動半徑相同,物體1與同步衞星3轉動週期相同,人造衞星2與同步衞星3同是衞星,都是萬有引力提供向心力;分三種類型進行比較分析即可.
解答: 解:A、根據題意三者質量相等,軌道半徑r1=r2<r3
物體1與人造衞星2比較,由於赤道上物體受引力和支持力的合力提供向心力,而近地衞星只受萬有引力,故F1<F2 ,故A錯誤;
B、物體1和衞星3週期相等,則角速度相等,即ω1=ω3,而加速度a=rω2,則a3>a1,衞星2和衞星3都靠萬有引力提供向心力,
根據=mω2r=ma,
ω=,a=,知軌道半徑越大,角速度越小,向心加速度越小,則a2>a3,ω2>ω3.物體1和衞星3週期相等,則角速度相等,即ω1=ω3,
對於近地衞星,有=mg=ma2,向心加速度等於表面的重力加速度.故B正確,D正確.
C、物體1和衞星3週期相等,則角速度相等,即ω1=ω3,根據v=rω,則v3>v1,衞星2和衞星3都靠萬有引力提供向心力,
根據=m,
解得v=,知軌道半徑越大,線速度越小,則v2>v3.故C錯誤.
故選:BD.
點評: 本題關鍵要將物體1、人造衞星2、同步衞星3分為三組進行分析比較,最後再綜合;一定不能將三個物體當同一種模型分析,否則會使問題複雜化.
知識點:宇宙航行
題型:選擇題