Question

19．2014年3月8日凌晨馬航客機(jī)失聯(lián)后，我國西安衛(wèi)星測控中心緊急調(diào)動(dòng)海洋、風(fēng)云、高分、遙感4種型號(hào)近10顆衛(wèi)星，為地面搜救提供技術(shù)支持．特別是“高分一號(hào)”突破了空間分辨率、多光譜與大覆蓋面積相結(jié)合的大量關(guān)鍵技術(shù)．如圖所示，為“高分一號(hào)”與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兩顆衛(wèi)星“G₁”和“G₂”在空中某一面內(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)”衛(wèi)星均可認(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)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置，“高分一號(hào)”衛(wèi)星在C位置．若衛(wèi)星均沿順時(shí)針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球的半徑為R，不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力．那么，則以下中說法正確的是 （　　）

• A． 衛(wèi)星“G₁”和“G₂”的加速度大小相等均為$\frac{R}{r}$g
• B． 如果需要調(diào)動(dòng)“高分一號(hào)”衛(wèi)星快速到達(dá)B位置的正下方，必須對其加速
• 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． “高分一號(hào)”衛(wèi)星是低軌道衛(wèi)星，其所在高度有稀薄氣體，運(yùn)行一段時(shí)間后，高度降低，繞行速度增大，機(jī)械能增加

Answer 1

分析 根據(jù)萬有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力及重力與萬有引力相等分析衛(wèi)星的加速度大小情況，掌握衛(wèi)星變軌原理即通過做離心運(yùn)動(dòng)和近心運(yùn)動(dòng)改變運(yùn)動(dòng)軌道，根據(jù)除重力外其它力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析機(jī)械能的變化情況．

解答 解：A、根據(jù)萬有引力提供向心力$G\frac{mM}{{r}^{2}}=ma$，得a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$．而GM=gR²．所以衛(wèi)星的加速度$a=\frac{g{R}^{2}}{{r}^{2}}$．故A錯(cuò)誤；
B、“高分一號(hào)”衛(wèi)星加速，將做離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變大，速度變小，路程變長，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長，故如果調(diào)動(dòng)“高分一號(hào)”衛(wèi)星快速到達(dá)B位置的下方，必須對其減速，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)萬有引力提供向心力$G\frac{mM}{{r}^{2}}=mr{ω}^{2}$，得$ω=\sqrt{\frac{GM}{{r}^{3}}}$．所以衛(wèi)星1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、“高分一號(hào)”是低軌道衛(wèi)星，其所在高度有稀薄氣體，克服阻力做功，機(jī)械能減�。�故D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力$G\frac{mM}{{r}^{2}}=ma$，以及黃金代換式GM=gR²．