题目内容

1.中国探月工程预计在2015年研制和发射小型采样返回舱,采集关键样品后返回地球,如图为从月面返回时的运动轨迹示意图,轨道①为月球表面附近的环月轨道,轨道②为月地转移椭圆轨道,已知月球的平均密度为ρ,半径为R,万有引力常量为G,下列说法正确的是(  )
A.月球表面的重力加速度为g=$\frac{4πG{R}^{2}ρ}{3}$
B.返回舱进入环月轨道①所需的最小发射速度为v=$\frac{2R}{3}$$\sqrt{3πρG}$
C.返回舱绕环月轨道①的运动周期为T=$\frac{3π}{Gρ}$
D.返回舱在轨道②上的周期大于在轨道①上的运行周期

分析 A、根据月球表面重力等于万有引力列式求解;
B、根据重力提供向心力列式求解;
C、根据T=$\frac{2πR}{v}$列式求解周期;
D、根据开普勒周期定律$\frac{{a}^{3}}{{T}^{2}}$=C列式判断.

解答 解:A、在月球表面,重力等于万有引力,故:
mg=G$\frac{Mm}{{R}^{2}}$
其中:
M=$ρ•\frac{4}{3}π{R}^{3}$
解得:
g=$\frac{4πG{R}^{\;}ρ}{3}$
故A错误;
B、返回舱绕月圆周运动过程,根据牛顿第二定律,有:
mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
故返回舱进入环月轨道①所需的最小发射速度为:
v=$\sqrt{gR}$=$\frac{2R}{3}\sqrt{3πρG}$
故B正确;
C、返回舱绕环月轨道①的运动周期为:
T=$\frac{2πR}{v}$=$\frac{2πR}{\frac{2R}{3}\sqrt{3πρG}}$=$\sqrt{\frac{3π}{ρG}}$
故C错误;
D、根据开普勒周期定律$\frac{{a}^{3}}{{T}^{2}}$=C,返回舱在轨道②上的周期大于在轨道①上的运行周期,故D正确;
故选:BD.

点评 本题关键是明确返回舱做匀速圆周运动时的向心力来源,结合牛顿第二定律、万有引力定律、开普勒第三定律列式分析.

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