Question

14．如圖為我國(guó)自主研制發(fā)射的“高分一號(hào)”與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兩顆衛(wèi)星在空中同一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的示意圖．“北斗”系統(tǒng)中兩顆衛(wèi)星“G₁”和“G₂”以及“高分一號(hào)”均可認(rèn)為繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．衛(wèi)星“G₁”和“G₂”的軌道半徑為r，某時(shí)刻兩顆衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置，“高分一號(hào)”在C位置．若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力．則以下說(shuō)法正確的是（　　）

• A． A 的周期大于 C 的周期
• B． B的角速度大于C的角速度
• C． 衛(wèi)星“G₁”由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B所需的時(shí)間為$\frac{πr}{3R}$$\sqrt{\frac{r}{g}}$
• D． A、B 的運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度，C的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度

Answer 1

分析 根據(jù)開(kāi)普勒第三定律分析衛(wèi)星的周期關(guān)系，從而判斷角速度的關(guān)系．由萬(wàn)有引力提供向心力，以及黃金代換式GM=gR²，列式表示出衛(wèi)星衛(wèi)星“G₁”的角速度，從而求得衛(wèi)星“G₁”由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B所需的時(shí)間．根據(jù)軌道半徑的關(guān)系，分析衛(wèi)星的速度與第一宇宙速度關(guān)系．

解答 解：A、根據(jù)開(kāi)普勒第三定律$\frac{{r}^{3}}{{T}^{2}}$=k知，衛(wèi)星的軌道半徑越大，周期越大，所以A 的周期大于 C 的周期，故A正確．
B、同理可知，B的周期大于C的周期，由T=$\frac{2π}{ω}$知，B的角速度小于C的角速度．故B錯(cuò)誤．
C、對(duì)于衛(wèi)星“G₁”，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=mω²r，又GM=gR²．得：ω=$\sqrt{\frac{GM}{{r}^{3}}}$=$\sqrt{\frac{g{R}^{2}}{{r}^{3}}}$，所以衛(wèi)星“G₁”由位置A運(yùn)動(dòng)到位置B所需的時(shí)間 t=$\frac{\frac{π}{3}}{ω}$=$\frac{πr}{3R}$$\sqrt{\frac{r}{g}}$．故C正確．
D、第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度，所以三顆衛(wèi)星的運(yùn)行速度都小于第一宇宙速度，故D錯(cuò)誤．
故選：AC

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握開(kāi)普勒第三定律和衛(wèi)星問(wèn)題的基本思路：萬(wàn)有引力等于向心力，萬(wàn)有引力等于重力．