Question

13．我國未來將在月球地面上建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站．如圖所示，關(guān)閉發(fā)動機的航天飛機A在月球引力作用下沿橢圓軌道向月球靠近，并將在橢圓軌道的近月點B處與空間站C對接，已知空間站繞月運行的圓軌道的半徑為r，周期為T，萬有引力常量為G，月球的半徑為R．下列說法正確的是（　�。�

• A． 要使對接成功，航天飛機在接近B點時必須加速
• B． 航天飛機在圖示位置正在加速向B運動
• C． 月球的質(zhì)量為M=$\frac{{4{π^2}{r^3}}}{{G{T^2}}}$
• D． 月球的第一宇宙速度為v=$\frac{2πr}{T}$

Answer 1

分析 要使航天飛機在橢圓軌道的近月點B處與空間站C對接，必須在接近B點時減速．根據(jù)開普勒定律可知，航天飛機向近月點運動時速度越來越大．月球?qū)�航天飛機的萬有引力提供其向心力，由牛頓第二定律求出月球的質(zhì)量M．月球的第一宇宙速度大于$\frac{2πr}{T}$．

解答 解：A、要使航天飛機在橢圓軌道的近月點B處與空間站C對接，必須在接近B點時減速．否則航天飛機將繼續(xù)做橢圓運動．故A錯誤．
B、根據(jù)開普勒定律可知，航天飛機向近月點B運動時速度越來越大，做加速運動．故B正確．
C、設(shè)空間站的質(zhì)量為m，月球的質(zhì)量為M．由 G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}r$得，M=$\frac{{4{π^2}{r^3}}}{{G{T^2}}}$．故C正確．
D、空間站繞月圓軌道的半徑為r，周期為T，其運行速度為v=$\frac{2πr}{T}$，由v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$知，其速度小于月球的第一宇宙速度，所以月球的第一宇宙速度大于v=$\frac{2πr}{T}$．故D錯誤．
故選：BC．

點評 本題是開普勒定律與牛頓第二定律的綜合應(yīng)用，對于空間站的運動，關(guān)鍵抓住由月球的萬有引力提供向心力，要注意知道空間站的半徑與周期，求出的不是空間站的質(zhì)量，而是月球的質(zhì)量．