题目内容

14.在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可将月球和地球看成双星系统,即它们在彼此引力作用下绕二者连线上的某点做匀速圆周运动.设想人类能够在月球上生活,为了减轻地球上人口太多的压力,可以不断将人送到月球上居住,假设月球和地球间的距离及他们的总质量均不变,它们的轨道可看成圆,则在该过程中,下列说法正确的是(  )
A.地球做圆周运动的轨道半径增大B.地球做圆周运动的轨道半径减小
C.月球做圆周运动的角速度不变D.月球做圆周运动的线速度不断减小

分析 根据万有引力定律,表示出地球与月球间万有引力,根据地球和月球质量的变化求出地球与月球间万有引力的变化.
研究月球绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式表示出周期,再根据已知量找出周期的变化.

解答 解:A、设月球质量为m,地球质量为M,月球与地球之间的距离为r,为了减轻地球上人口太多的压力,不断将人送到月球上居住,即M减小,m增大,
对于地球 有:$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=Mω2r1,所以地球做圆周运动的轨道半径增大.故A正确,B错误;
C、根据万有引力定律得地球与月球间的万有引力:F=$\frac{GMm}{{r}^{2}}$,
地球做圆周运动的半径为 r1 ,月球做圆周运动的半径为 r2,则:
地月间距离 r=r1 +r2 ①
对于地球 有:$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=Mω2r1 ②
对于月球 有:$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=mω2r2 ③
ω=$\sqrt{\frac{G(M+m)}{{r}^{3}}}$,
由于地月总质量M+m不变,所以地球、月球运动的角速度不变,故C正确;
D、将人送到月球上居住,即M减小,m增大,对于月球 有:$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=mω2r1,所以月球做圆周运动的轨道半径减小,由v=ωr可知,月球做圆周运动的线速度不断减小.故D正确;
故选:ACD.

点评 要比较一个物理量大小或变化,我们应该把这个物理量先表示出来,再进行比较.向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.

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