题目内容

18.如图所示为一绕地球运行的人造地球卫星,卫星近地点P近似认为贴近地球表面,远地点Q距地面的高度为h,已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,则下列关于该卫星的说法,正确的是(  )
A.该卫星的运动周期为$2π\sqrt{\frac{{(R+\frac{h}{2}{)^3}}}{{g{R^2}}}}$
B.该卫星在P点的速度等于第一宇宙速度
C.该卫星在P点的速度大于第一宇宙速度
D.该卫星在P点的加速度大于地球表面的重力加速度g

分析 求出卫星椭圆轨道的半长轴,抓住椭圆的周期与圆轨道半径等于半长轴的周期相等,结合万有引力提供向心力求出周期.在P点,卫星的速度大于第一宇宙速度,做离心运动.根据牛顿第二定律,结合万有引力等于重力比较卫星在P点的加速度与地球表面重力加速度的大小关系.

解答 解:A、卫星的半长轴r=$\frac{2R+h}{2}=R+\frac{h}{2}$,椭圆轨道的周期等于圆轨道半径等于半长轴的周期,根据$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mr\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$得:T=$2π\sqrt{\frac{(R+\frac{h}{2})^{3}}{GM}}$,又GM=gR2,则T=$2π\sqrt{\frac{(R+\frac{h}{2})^{3}}{g{R}^{2}}}$,故A正确.
B、卫星在P点做椭圆运动,知在P点的速度大于7.9km/s,即大于第一宇宙速度,故B错误,C正确.
D、在P点,加速度a=$\frac{\frac{GMm}{{R}^{2}}}{m}=\frac{GM}{{R}^{2}}$,地球表面的重力加速度g=$\frac{GM}{{R}^{2}}$,则卫星在P点的加速度等于地球表面的重力加速度,故D错误.
故选:AC.

点评 解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论,通过开普勒第三定律知,椭圆半长轴与圆轨道半径相等,则周期相等.

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