题目内容

8.2013年12月14日,“嫦娥三号”成功发射,“嫦娥三号”探月登陆过程可简化为:飞船在半径为4R的圆型轨道Ⅰ上做圆周运动,到达轨道的A点时点火减速变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的近月点B时,再次点火减速进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动,设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,则(  )
A.飞船在轨道Ⅰ上运行速度大于$\sqrt{{g}_{0}R}$
B.飞船在轨道Ⅰ上运行机械能大于在轨道Ⅲ上运行时的机械能
C.飞船在轨道Ⅰ上的重力加速度小于在轨道Ⅱ上A处重力加速度
D.飞船在轨道Ⅰ、轨道Ⅲ上运行周期之比为TⅠ:TⅢ=8:1

分析 由圆周运动中向心力公式和万有引力公式的变换,通过联立多项公式获得运行速率判定A;
由$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{r}$可知,轨道的半径越大,速度越小,判定飞船在轨道Ⅰ上的速度小于在轨道Ⅲ的速度;飞船在轨道Ⅱ的B点做离心运动,所以飞船在轨道Ⅱ的B点的速度等于飞船在轨道Ⅰ上的速度,最后判断出飞船在轨道Ⅰ上运行速率小于在轨道Ⅱ上B处的速率;
根据万有引力提供向心力和飞船越大半径的大小,可判定C
由万有引力充当向心力的周期公式可判定D

解答 解:A、设月球的质量为M,飞船的质量为m,飞船绕月运动速度为v,由万有引力提供向心力:$G\frac{Mm}{{(4R)}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{4R}$,又:$GM={g}_{0}{R}^{2}$,解得:$v=\frac{1}{2}\sqrt{{g}_{0}R}$,故A错误;
B、飞船从轨道Ⅰ上经过两个减速到达轨道Ⅲ上,则飞船在轨道Ⅰ上运行机械能大于在轨道Ⅲ上运行时的机械能.故B正确;
C、飞船的加速度$a=\frac{GM}{{r}^{2}}$,则飞船在轨道Ⅰ上的重力加速度等于在轨道Ⅱ上A处重力加速度,故C错误;
D、由万有引力充当向心力的周期公式:$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}r}{{T}^{2}}$,解得:$T=2π\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$,则TⅠ:TⅢ=8:1,故D正确.
故选:BD

点评 该题考查了万有引力公式及向心力基本公式的应用,难度不大,了解卫星如何变轨的理解,可以根据离心运动知识理解卫星变轨的问题.

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