题目内容
【题目】宇宙空间由一种由三颗星体A、B、C组成的三星体系,它们分别位于等边三角形ABC的三个顶点上,绕一个固定且共同的圆心O做匀速圆周运动,轨道如图中实线所示,其轨道半径rA<rB<rC.忽略其他星体对它们的作用,可知这三颗星体
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A. 线速度大小关系是vA<vB<vC
B. 加速度大小关系是aA>aB>aC
C. 质量大小关系是mA>mB>mC
D. 所受万有引力合力的大小关系是FA>FB>FC
【答案】ACD
【解析】
三星体做圆周运动的角速度、周期T相等,根据线速度与角速度的关系判断线速度的大小关系;写出向心加速度表达式判断加速度的大小关系;由万有引力定律,分别求出单个的力,然后求出合力,分析质量关系即可.
三星系统是一种相对稳定的结构,它们做圆周运动的角速度是相等的,由,结合.可知,线速度大小关系是.故A错误;由,结合,可知加速度大小关系是,故B错误;以A为研究对象,则受力如图:
由于向心力指向圆心,由矢量关系可知,B对A的引力大于C对A的引力,结合万有引力定律的表达式:,可知B的质量大于C的质量。同理若以C为研究对象,可得A的质量大于B的质量,即质量大小关系是,故C正确。由于,结合万有引力定律可知A与B之间的引力大于A与C之间的引力,又大于B与C之间的引力。由题可知,A、B、C受到的两个万有引力之间的夹角都是相等的,根据两个分力的角度一定时,两个力的大小越大,合力越大可知.故D正确。故选ACD。
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