题目内容

13.2011年9月29日,我国成功发射“天宫一号”目标飞行器,“天宫一号”实际上是空间实验室的实验版.之后,我国将发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”实现对接.某同学画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动的假想图,如图所示,A代表“天宫一号”,B代表“神舟八号”,虚线为各自的轨道.由此假想图,可以判定(  )
A.“天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率
B.“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期
C.“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度
D.“神舟八号”适度加速就可以实现与“天宫一号”对接

分析 卫星做圆周运动时万有引力提供圆周运动的向心力,据此分析讨论,掌握对接时运用的物理原理.

解答 解:A、根据万有引力提供向心力有G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,可得v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,根据图示半径半径关系可得天宫一号的运行速率小于神舟八号的运行速率,故A错误;
B、根据万有引力提供向心力有G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$r,可得T=2π$\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$,根据图示半径关系可得天宫一号周期大于神舟八号周期,故B错误;
C、根据万有引力提供向心力有G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=ma,可得a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$,故“天宫一号”的向心加速度小于“神舟八号”的向心加速度,故C错误;
D、如图可知,神舟八号轨道半径小于天宫一号,当神舟八号加速时,据${F}_{n}=m\frac{{v}^{2}}{r}$,可知神舟八号圆周运动所需向心力增加,而提供向心力的仍为万有引力,故此时万有引务不足以提供神舟八号圆周运动的向心力,所以神舟八号将做离心运动而抬高轨道,从而可以实现与天宫一号的对接,故D正确;
故选:D.

点评 能根据万有引力提供向心力分析物体周期、角速度、向心加速度等与半径的关系是解决本题的关键.

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