题目内容

19.科学家预测银河系中所有行星的数量大概为2万亿-3万亿之间,若宇宙中有一颗未知行星,其半径和地球半径相同,但质量却是地球质量的两倍,如地球上的卫星a和未知行星上的卫星b距离地面的距离相同,则(  )
A.卫星a和卫星b的线速度之比为$\frac{1}{\sqrt{2}}$
B.卫星a和卫星b的线速度之比为$\frac{1}{\sqrt{8}}$
C.卫星a和卫星b的周期之比为$\sqrt{2}$:1
D.卫星a和卫星b的向心加速度之比为1:2

分析 根据万有引力等于向心力,分别求出两卫星线速度的表达式,再求解线速度之比.根据周期公式求周期之比.由向心加速度公式结合求向心加速度之比.

解答 解:AB、根据万有引力等于向心力,得:
对卫星a:G$\frac{M{m}_{a}}{{r}^{2}}$=${m}_{a}\frac{{v}_{a}^{2}}{r}$,得 va=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$
对卫星b:G$\frac{2M{m}_{b}}{{r}^{2}}$=${m}_{b}\frac{{v}_{b}^{2}}{r}$,得 vb=$\sqrt{\frac{2GM}{r}}$,可得 va:vb=1:$\sqrt{2}$,故A正确,B错误.
C、卫星a和卫星b的周期之比为 Ta:Tb=$\frac{2πr}{{v}_{a}}$:$\frac{2πr}{{v}_{b}}$=$\sqrt{2}$:1,故C正确.
D、卫星a和卫星b的向心加速度之比为 aa:ab=$\frac{{v}_{a}^{2}}{r}$:$\frac{{v}_{b}^{2}}{r}$=1:2.故D正确.
故选:ACD

点评 解决本题的关键要建立卫星运动的模型,抓住万有引力等于向心力这一思路,推导出线速度、周期等的表达式.

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