稿件来源:高途
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必修2
第六章 万有引力与航天
6.4 万有引力理论的成就
研究天体运动规律
$2022$年$10$月$9$日,中国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射,开启中国综合性太阳观测新时代。“夸父一号”卫星采用的是离地高度$720$千米左右、周期约$99$分钟的太阳同步晨昏轨道。下列说法正确的是$(\qquad)$
夸父一号的向心加速度比地球同步卫星大
","夸父一号受到地球的万有引力比地球同步卫星大
","夸父一号的角速度比静止在赤道上的物体小
","夸父一号的运行速度大于第一宇宙速度
"]$\rm A$、两卫星绕地球做匀速圆周运动过程中,万有引力提供向心力,有:$G\dfrac{Mm}{r^{2}} =m\dfrac{4\pi^{2}}{T^{2}}r$
解得:$r= \sqrt[3]{\dfrac{GMT^{2}}{4\pi^{2}}}$
同步卫星的周期为$24h$,“夸父一号”卫星的周期为$99$分钟,$T_{同}\gt T_{夸}$
则$r_{同}\gt r_{夸}$
由$G\dfrac{Mm}{r^{2}} =ma$得:$a= \dfrac{GM}{r^{2}}$
则$a_{同}\lt a_{夸}$
故$\rm A$正确;
$\rm B$、卫星所受的万有引力为$F_{引}=G\dfrac{Mm}{r^{2}}$
两卫星的质量$m$未知,所受万有引力大小无法比较,故$\rm B$错误;
$\rm C$、由$G\dfrac{Mm}{r^{2}} =m\omega^{2}r$得,$\omega= \sqrt{\dfrac{GM}{r^{3}}}$
由$A$可知,$r_{同}\gt r_{夸}$
则$\omega_{同}\lt \omega_{夸}$
同步卫星运动的角速度等于静止在赤道上的物体的角速度,则夸父一号的角速度比静止在赤道上的物体大,故$\rm C$错误;
$\rm D$、第一宇宙速度是最大环绕速度,由$G\dfrac{Mm}{R^{2}} =m\dfrac{v_{1}^{2}}{R}$得,$v_{1}= \sqrt{\dfrac{GM}{R}}$
由$G\dfrac{Mm}{r^{2}} =m\dfrac{v_{夸}^{2}}{r}$得,$v_{夸}= \sqrt{\dfrac{GM}{r}}$
夸父一号的轨道半径$r$大于地球的半径$R$,则夸父一号的运行速度小于第一宇宙速度,故$\rm D$错误。
故选:$\rm A$。
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