题目内容

4.如图所示,为一颗环绕太阳运转的星球,之前是因为传说它表面是由钻石组成而引起讨论,不过后来传出其实只是一颗由岩石所组成的岩石星球,通过观测发现该星球的半径是地球的2倍,质量是地球的8倍,若人类今后能发射一颗绕该星球表面附近运行的人造卫星,则下列描述正确的是(  )
A.其运行速度是地球的第一宇宙速度的2倍
B.其向心加速据是绕地球表面运动的人造卫星的向心加速度的4倍
C.其角速度是绕地球表面运动的人造卫星的角速度的2倍
D.其运行周期与地球同步卫星的周期相等

分析 根据万有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{R}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{R}=ma=m{ω}^{2}R=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}R$,解出速度、加速度、角速度、周期与轨道中心天体的质量和半径的关系,再根据已知的比值计算大小.

解答 解:A、根据万有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{R}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{R}$,得$v=\sqrt{\frac{GM}{R}}$,所以$\frac{{v}_{星}}{{v}_{地}}=\sqrt{\frac{{{M}_{星}R}_{地}}{{{M}_{地}R}_{星}}}=\sqrt{\frac{8}{2}}=2$,故A正确.
B、根据万有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{R}^{2}}=ma$,得$a=\frac{GM}{{R}^{2}}$,所以$\frac{{a}_{星}}{{a}_{地}}=\frac{{{{M}_{星}R}_{地}}^{2}}{{{{M}_{地}R}_{星}}^{2}}=\frac{8}{4}=2$,故B错误.
C、根据万有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{R}^{2}}=m{ω}^{2}R$,得$ω=\sqrt{\frac{GM}{{R}^{3}}}$,所以$\frac{{ω}_{星}}{{ω}_{地}}=\sqrt{\frac{{M}_{星}}{{M}_{地}}}•\frac{{{R}_{地}}^{\frac{3}{2}}}{{{R}_{星}}^{\frac{3}{2}}}=\frac{2\sqrt{2}}{1}×\frac{1}{2\sqrt{2}}=1$,故C错误.
D、根据$G\frac{Mm}{{R}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}R$,解得:T=$2π\sqrt{\frac{{R}^{3}}{GM}}$,该星质量是地球的8倍,半径是地球的2倍,所以该星球的近地卫星周期跟地球的近地卫星周期相等,故而地球的近地卫星的周期远小于同步卫星周期,故其运行周期小于地球同步卫星的周期,故D错误.
故选:A.

点评 题主要考查了万有引力提供向心力公式的直接应用,要能够根据题意选择恰当的向心力的表达式.

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