题目内容

(2013?开封一模)同步卫星A距地面高度为h,近地卫星B距地面高度忽略不计,地球半径为R,地面上赤道处物体C相对于地面静止.A、B、C三者向心加速度、线速度的大小关系,下面说法正确的是(  )
分析:人造地球卫星均由万有引力充当向心力,则有公式可求得加速度及线速度的表达式;从而得出比值;由于地球上赤道上的物体万有引力不是全部充当向心力,不能直接求比;只能根据同步卫星与地球的自转周期相同,由a=rω2和v=rw求出A与C的加速度及线速度的关系,再由AB间的关系得出AC间的关系.
解答:解:卫星的向心力由万有引力提拱,则对AB由万有引力公式可求得向心加速度及线速度之比;故
GMm
R2
=ma可得:
a=
GM
R2
;故同步卫星与近地卫星的加速度之比为:
aA
aB
=
GM
(R+h)2
GM
R2
=
R2
(R+h)2

由而线速度之比为:
GMm
R2
=m
v2
R
可得:
VA
VB
=
GM
R+h
GM
R
=
R
R+h

而对于地球赤道上的物体,由于万有引力不全部充当向心力,故只能先比较AC;
因同步卫星的角速度与地球上的物体的角速度相同,故加速度及线速度之比均与半径成正比;故
aA
aC
=
R+h
R
vA
vc
=
R+h
R

则可得出
aB
aC
=
(R+h)3
R3
VB
VC
=
(R+h)3
R3
;故AC正确,BD错误;
故选AC.
点评:本题应注意由于地球表面的物体其万有引力充当了重力和向心力,故地球表面的物体不能直接利用万有引力公式,而是利用圆周运动的相关公式进行分析求解.
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