题目内容

8.如图所示,一卫星在某一轨道上绕地心O做匀速圆周运动,轨道半径为r.经过时间t该卫星从位置A运行到位置B,∠AOB=60°.设地球半径为R,地球表面重力加速度为g.则下列说法中正确的是(  )
A.卫星的加速度为$\frac{{R}^{2}g}{{r}^{2}}$
B.在卫星返回地面的过程中万有引力减弱重力增大
C.卫星由位置A运动到位置B需要的时间为$\frac{πr}{3R}$$\sqrt{\frac{r}{g}}$
D.卫星由位置A运动到位置B的过程中万有引力做功为零

分析 在地球表面重力与万有引力相等,万有引力提供卫星圆周运动的向心力,卫星通过做近心运动或离心运动来实现轨道位置的调整.

解答 解:A、在地球表面重力与万有引力相等,在卫星处万有引力提供圆周运动向心力,故有:
$G\frac{Mm}{{R}_{\;}^{2}}=mg$,$G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}=ma$,由两式可得两颗卫星的加速度大小均为$a=\frac{g{R}_{\;}^{2}}{{r}_{\;}^{2}}$,故A正确;
B、卫星在返回地面的过程中,与地心的距离减小,根据万有引力定律$F=G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}$,知万有引力增大,越靠近地球表面重力加速度越大,重力越大,故B错误;
C、由A知,卫星的向心加速度a=$\frac{{R}_{\;}^{2}}{{r}_{\;}^{2}}g$=$\frac{4{π}_{\;}^{2}}{{T}_{\;}^{2}}r$,可得卫星的周期$T=2π\frac{r}{R}\sqrt{\frac{r}{g}}$,所以从A运动到B所用时间t=$\frac{60°}{360°}T=\frac{πr}{3R}\sqrt{\frac{r}{g}}$,故C正确;
D、卫星1做匀速圆周运动万有引力提供圆周运动向心力,即引力始终与速度方向垂直,故万有引力对卫星不做功,故D正确.
故选:ACD.

点评 本题主要考查了万有引力应用问题,掌握星球表面重力与万有引力相等,环绕天体绕中心天体圆周运动万有引力提供向心力.

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