题目内容
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<g | D. | 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.
练习册系列答案
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1.
如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和三角烧杯中,钢球在各容器的底部与侧壁相接触,处于静止状态.若钢球和各容器都是光滑的,各容器的底部均水平,则以下说法中正确的是( )
| A. | 各容器的侧壁对钢球均有弹力作用 | |
| B. | 各容器的侧壁对钢球均无弹力作用 | |
| C. | 口大底小的茶杯的侧壁对钢球有弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用 | |
| D. | 量杯的侧壁对钢球无弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用 |
5.
如图所示,轻杆AB长l,两端各连接一个小球(可视为质点),两小球质量关系为mA=$\frac{1}{2}$mB=m,轻杆绕距B端$\frac{l}{3}$处的光滑固定O轴在竖直平面内顺时针自由转动.当轻杆转至水平位置时,A球速度为$\sqrt{\frac{2}{3}gl}$,则在以后的运动过程中( )
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| B. | 当B球运动至最低点时,球A对杆作用力不等于0 | |
| C. | 当B球运动到最高点时,杆对B球作用力等于0 | |
| D. | A球从图示(和O轴等高点)位置运动到最低点的过程中,杆对A球做功等于-$\frac{2}{3}$mgl |
2.关于万有引力定律F=G$\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{{r}^{2}}$的说法,正确的是( )
| A. | 式中G是引力常量是由卡文迪许测出的 | |
| B. | 万有引力只是各天体之间的作用力 | |
| C. | 当r趋于零时,万有引力趋于无限大 | |
| D. | 两物体受到的引力总是大小相等的,而与m1,m2是否相等无关 |
14.氢原子核外电子发生了两次跃迁,第一次从外层轨道跃迁到n=3轨道;第二次核外电子再从n=3轨道跃迁到n=2轨道,下列说法中正确的是( )
| A. | 两次跃迁原子的能量增加相等 | |
| B. | 第二次跃迁原子的能量减小量比第一次的大 | |
| C. | 两次跃迁原子的电势能减小量均大于电子的动能增加量 | |
| D. | 两次跃迁原子均要放出光子,第一次放出的光子能量要大于第二次放出的光子能量 | |
| E. | 两次跃迁原子均要放出光子,第一次放出的光子能量要小于第二次放出的光子能量 |