Question

4．研發(fā)衛(wèi)星的成本高，提高衛(wèi)星的使用壽命是節(jié)約成本的方法之一．如圖甲所示的“軌道康復(fù)者”航天器可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補(bǔ)充能源，從而延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命．　圖乙是“軌道康復(fù)者”在某次拯救一顆地球同步衛(wèi)星前，二者在同一平面內(nèi)沿相同繞行方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖，此時(shí)二者的連線通過(guò)地心，“軌道康復(fù)者”與同步衛(wèi)星的軌道半徑之比為1：4．若不考慮“軌道康復(fù)者”與同步衛(wèi)星之間的萬(wàn)有引力，則下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”加速度大小是同步衛(wèi)星加速度大小的4倍
• B． 在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的線速度大小是同步衛(wèi)星線速度大小的2倍
• C． 在圖示軌道上，“軌道康復(fù)者”的周期為6h
• D． 若要對(duì)該同步衛(wèi)星實(shí)施拯救，“軌道康復(fù)者”可從圖示軌道上進(jìn)行加速后再與同步衛(wèi)星對(duì)接

Answer 1

分析 衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力提供向心力，應(yīng)用萬(wàn)有引力公式與牛頓第二定律求出線速度、向心加速度、周期，然后分析答題；衛(wèi)星加速會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)．

解答 解：A、萬(wàn)有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=ma，解得，加速度：a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$，則：$\frac{{a}_{軌道康復(fù)者}}{{a}_{同步衛(wèi)星}}$=$\frac{{r}_{同步衛(wèi)星}^{2}}{{r}_{軌道康復(fù)者}^{2}}$=$（\frac{4}{1}）^{2}$=$\frac{16}{1}$，故A錯(cuò)誤；
B、萬(wàn)有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得，線速度：v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$，$\frac{{v}_{軌道康復(fù)者}}{{v}_{同步衛(wèi)星}}$=$\sqrt{\frac{{r}_{同步衛(wèi)星}}{{r}_{軌道康復(fù)者}}}$=$\sqrt{\frac{4}{1}}$=$\frac{2}{1}$，故B正確；
C、萬(wàn)有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$（\frac{2π}{T}）^{2}$r，解得：T=2π$\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$，則$\frac{{T}_{軌道康復(fù)者}}{{T}_{同步衛(wèi)星}}$=$\sqrt{（\frac{{r}_{軌道康復(fù)者}}{{r}_{同步衛(wèi)星}}）^{3}}$=$\sqrt{（\frac{1}{4}）^{3}}$=$\frac{1}{8}$，T_{軌道康復(fù)者}=$\frac{1}{8}$T_{同步衛(wèi)星}=$\frac{1}{8}$×24=3h，故C錯(cuò)誤；
D、“軌道康復(fù)者”從圖示軌道上進(jìn)行加速做離心運(yùn)動(dòng)，然后與同伴衛(wèi)星對(duì)接進(jìn)行施救，故D正確；
故選：BD

點(diǎn)評(píng) 本題考查了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用，知道萬(wàn)有引力提供向心力是解題的前提，應(yīng)用萬(wàn)有引力公式與牛頓第二定律可以解題；要知道衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)的條件．