题目内容

10.如图所示,由中山大学发起的空间引力波探测工程”天琴计划“于2015年启动,拟采用三颗全同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个边长约为地球半径27倍的等边三角形阵列,地球恰好处于三角形中心,卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行,对一个周期仅有5.4分钟的超紧凑双白矮星系统RXJ0806.3+1527产生的引力波进行探测,若地球近地卫星的运行周期为T0,则三颗全同卫星的运行周期最接近(  )
A.6T0B.30T0C.60T0D.140T0

分析 由几何关系求出三颗卫星的轨道半径;地球近地卫星的轨道半径约等于地球的半径,由开普勒第三定律即可求出.

解答 解:由几何关系可知,等边三角形的几何中心到各顶点的距离等于边长的$\frac{\sqrt{3}}{3}$,所以卫星的轨道半径与地球半径的关系:r=27×$\frac{\sqrt{3}}{3}R$=$9\sqrt{3}$R
由开普勒第三定律的推广形式,可知地球近地卫星与这三颗卫星的周期关系:$\frac{{T}_{0}^{2}}{{T}_{卫}^{2}}=\frac{{R}^{3}}{{(9\sqrt{3}R)}^{3}}=\frac{1}{2187\sqrt{3}}$
所以:T卫≈61T0选项C最为接近.故C正确,ABD错误.
故选:C

点评 该题中已知两种卫星的半径之间的关系,可以由开普勒第三定律的推广形式快速解答,也可以由万有引力定律提供向心力求出周期与半径之间的关系后再进行判断.

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