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10.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a,地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r1,向心加速度为a1.已知万有引力常量为G,地球半径为R,地球赤道表面的加速度为g.下列说法正确的是(  )
A.地球质量M=$\frac{a{R}^{2}}{G}$B.地球质量M=$\frac{{a}_{1}{{r}_{1}}^{2}}{G}$
C.a、a1、g的关系是a<a1<gD.加速度之比$\frac{{a}_{1}}{a}$=$\frac{{R}^{2}}{{{r}_{1}}^{2}}$

分析 地球赤道上的物体随地球自转时,万有引力的一部分提供向心力,地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,据此求解地球质量,同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等,根据a=rω2得出物体随地球自转的向心加速度与同步卫星的加速度之比,从而判断加速度的关系.

解答 解:A、地球赤道上的物体随地球自转时有:
$G\frac{Mm}{{R}^{2}}-mg=ma$,
解得:M=$\frac{(g+a){R}^{2}}{G}$,故A错误;
B、地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,则有:
$G\frac{Mm}{{{r}_{1}}^{2}}=m{a}_{1}$
解得:M=$\frac{{a}_{1}{{r}_{1}}^{2}}{G}$,故B正确;
C、同步卫星的角速度和地球自转的角速度相等,物体的角速度也等于地球自转的角速度,所以地球同步卫星与物体的角速度相等.
根据a=rω2得,a1:a=r:R,则a<a1,
在地球表面,根据重力等于万有引力得:
$G\frac{Mm}{{R}^{2}}=mg$
解得:g=$G\frac{M}{{R}^{2}}$,而${a}_{1}=G\frac{M}{{{r}_{1}}^{2}}$,则g>a1,所以a<a1<g,故C正确,D错误.
故选:BC

点评 解决本题的关键知道同步卫星的特点,知道卫星由万有引力提供向心力,特别注意在地球上随地球一起自转的物体,不是万有引力提供向心力,难度适中.

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