题目内容

16.2016年中国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射“神舟十一号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接.“天宫二号”预计由“长征二号F”改进型无人运载火箭或“长征七号”运载火箭从酒泉卫星发射中心发射升空,由长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,B点距离地面的高度为h,地球的中心位于椭圆的一个焦点上.“天宫二号”飞行几周后进行变轨进人预定团轨道,如图所示.已知“天宫二号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,引力常量为G,地球半径为R.则下列说法正确的是(  )
A.“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中,机械能增大
B.“天宫二号”在椭圆轨道的B点的向心加速度大于在预定圆轨道上B点的向心加速度
C.“天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度大于在预定圆轨道上B点的速度
D.根据题目所给信息,可以计算出地球质量

分析 “天宫二号”在椭圆轨道的B点的加速后做离心运动才能进入预定圆轨道,故“天宫二号”在椭圆轨道的B点的向心加速度小于在预定圆轨道的B点的向心加速度.
“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中,只受到地球的引力,只有地球的引力做负功,动能越来越小,但机械能守恒.
地球对天宫二号的万有引力提供它绕地球做匀速圆周运动的向心力,由万有引力公式及向心力公式列方程,可以求出地球的质量.

解答 解:A、“天宫二号”从B点沿椭圆轨道向A点运行的过程中,只受到地球的引力,只有地球的引力做功,故机械能守恒,故A错误.
B、在B点“天宫二号”产生的加速度都是由万有引力产生的,因为同在B点万有引力大小相等,故不管在哪个轨道上运动,在B点时万有引力产生的加速度大小相等,故B错误.
C、“天宫二号”在椭圆轨道的B点的加速后做离心运动才能进入预定圆轨道,故“天宫二号”在椭圆轨道的B点的速度小于在预定圆轨道的B点的速度,故C错误.
D、“天宫二号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,故周期为$T=\frac{t}{n}$,
根据万有引力提供向心力$G\frac{Mm}{(R+h)^{2}}=m\frac{4{π}^{2}(R+h)}{{T}^{2}}$,得地球的质量$M=\frac{4{π}^{2}(R+h)^{3}}{G{T}^{2}}=\frac{4{π}^{2}{n}^{2}(R+h)^{3}}{G{t}^{2}}$,故D正确.
故选:D

点评 本题要掌握万有引力提供向心力,用周期表示向心力,列方程可以计算出中心天体的质量,难度适中.

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