题目内容

【题目】小型登月器连接在航天站上,一起绕月球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球半径的3倍,某时刻,航天站使登月器减速分离,登月器沿如图所示的椭圆轨道登月,在月球表面逗留一段时间完成科考工作后,经快速启动仍沿原椭圆轨道返回,当第一次回到分离点时恰与航天站对接,登月器快速启动时间可以忽略不计,整个过程中航天站保持原轨道绕月运行。已知月球表面的重力加速度为g,月球半径为R,不考虑月球自转的影响,则登月器可以在月球上停留的最短时间约为( )

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】设登月器和航天飞机在半径3R的轨道上运行时的周期为T,因其绕月球作圆周运动,所以应用牛顿第二定律有 ,则有

在月球表面的物体所受重力近似等于万有引力, 所以设登月器在小椭圆轨道运行的周期是T1,航天飞机在大圆轨道运行的周期是T2对登月器和航天飞机依据开普勒第三定律分别有为使登月器仍沿原椭圆轨道回到分离点与航天飞机实现对接,登月器可以在月球表面逗留的时间t应满足 (其中,n=123
联立①②③(其中,n=123),n=1时,登月器可以在月球上停留的时间最短,即,故B正确,ACD错误;

故选B

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