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9.北京时间2013年2月16日凌晨,直径约45米、质量约13万吨的小行星“2012DA14”,以大约每小时2.8万公里的速度由印度洋苏门答腊岛上空掠过.与地球表面最近距离约为2.7万公里,这一距离已经低于地球同步卫星的轨道,但对地球的同步卫星几乎没有影响,只是划过了地球上空.这颗小行星围绕太阳飞行,其运行轨道与地球非常相似,根据天文学家的估算,它下一次接近地球大约是在2046年.假设图中的P、Q是地球与小行星最近时的位置,下列说法正确的是(  )(已知日地平均距离约为15000万公里)
A.只考虑太阳的引力,地球在P点的线速度大于小行星通过Q点的速度
B.小行星对地球的轨道没有造成影响,地球对小行星的轨道也没有任何影响
C.只考虑地球的引力,小行星在Q点的加速度小于同步卫星在轨道上的加速度
D.小行星在Q点没有被地球俘获变成地球的卫星,是因为它在Q点的速率大于第二宇宙速度

分析 1、小行星和地球绕太阳运动,根据牛顿第二定律,万有引力提供向心力,列出等式,解出速度,根据距离太阳的距离r讨论速度大小.
2、小行星的质量远远小于地球的质量,地球对小行星的万有引力,对小行星的运动状态产生影响
3、小行星和同步卫星绕地球运动,根据牛顿第二定律,万有引力提供加速度,列出等式,解出加速度,根据距离地球的距离r讨论加速度大小.
4、小行星在Q点没有被地球俘获变成地球的卫星,是因为它在Q点的速率比较大,使其所需要的向心力比地球提供的万有引力大.

解答 解:A、根据牛顿第二定律$G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{r}$,得$v=\sqrt{\frac{GM}{r}}$,由图可知,地球比小行星距太阳近,故地球在P点的线速度大于小行星通过Q点的速度,故A正确.
B、小行星的质量远远小于地球的质量,地球对小行星的万有引力,足以对小行星的运动状态产生影响.故B错误.
C、根据牛顿第二定律$G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}=ma$,得$a=\frac{GM}{{r}_{\;}^{2}}$,由图可知,小行星比同步卫星距地球近,故小行星在Q点的加速度大于同步卫星在轨道上的加速度,故C错误.
D、小行星在Q点没有被地球俘获变成地球的卫星,是因为它在Q点的速率比较大,使其所需要的向心力比地球提供的万有引力大,但此处的速度与第二宇宙速度大小无关.故D错误.
故选:A

点评 本题考查了万有引力在天体中的应用,解题的关键在于找出向心力的来源,并能列出等式解题.

练习册系列答案
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14.在有“科学界奥斯卡”之称的美国《科学》杂志2003年度世界科技大突破评选中,物理学中的“证明宇宙是由暗物质和暗能量‘主宰’”的观点名列榜首,成为当今科技突破中的头号热点.世界科技的发展显示,暗物质、暗能量正成为天体物理学研究的重点.宇宙中的暗物质是不能直接观测到的东西,存在的依据来自子螺旋转的星系和星团,这些星系和星团以自身为中心高速旋转而没有飞散开去,仅靠自身质量产生的引力是远不足以把它们集合在一起的,一定存在暗物质,它的吸引力足以把这些旋转的星系牢牢抓住.根据对某一双星系统的光学测量确定该双星系统中每一个星体的质量都是M,两者相距L(L远大于星体的直径),它们正围绕两者连线的中点做圆周运动.
(1)若没有其他物质存在,试推算该双星系统的运动周期T.
(2)若实验上观测到的运动周期为T′,且T′:T=1:$\sqrt{N}$(N>1),为了解释观测周期T′和(1)中理论上推算的双星运动的周期T不同,目前有一种理论认为,在宇宙中可能存在一种用望远镜也观测不到的暗物质.作为一种简化模型,我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布着这种暗物质,而不考虑其他暗物质的影响,试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度.

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