题目内容

某同学欲通过Internet查询“神舟”五号飞船绕地球运行的相关科技数据,从而将其与地球同步卫星进行比较,他了解到“神舟”五号飞船在圆周轨道上运转一圈的时间大约为90分钟.由此可得出(  )
分析:“神舟”五号飞船的周期比同步卫星短,先根据万有引力提供向心力,求出线速度、角速度、周期和加速度的表达式,先比较出轨道半径的大小,然后再比较线速度、角速度、加速度的大小.
解答:解:人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有
F=F向
F=G
Mm
r2

F向=m
v2
r
=mω2r=m(
2π
T
)2r
因而
G
Mm
r2
=m
v2
r
=mω2r=m(
2π
T
)2r=ma
解得
v=
GM
r
①
T=
2πr
v
=2π
r3
GM
②
a=
GM
r2
③
ω=
GM
r3
  ④
“神舟”五号飞船的周期比同步卫星短,根据②式可知同步卫星的轨道半径大,故D正确;
根据①式,同步卫星的线速度小,故A错误;
根据③式,同步卫星的加速度小,故C正确;
根据④式,同步卫星的角速度小,故B正确;
故选BCD.
点评:本题关键抓住万有引力提供向心力,先列式求解出线速度、角速度、周期和加速度的表达式,然后先判断轨道半径的大小,再去比较其它要球的物理量.
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