如图所示,绕地球做匀速圆周运动的卫星的角速度为
,对地球的张角为
弧度,万有引力常量为
。则下列说法正确的是( )
A.卫星的运动属于匀变速曲线运动
B.张角越小的卫星,其角速度
越大
C.根据已知量可以求地球质量
D.根据已知量可求地球的平均密度
D
【解析】
A.卫星的加速度方向一直改变,故加速度一直改变,不属于匀变速曲线运动,故A错误;
B.设地球的半径为R,卫星做匀速圆周运动的半径为r,由几何知识得
可知张角越小,r越大,根据
得
可知r越大,角速度越小,故B错误;
C.根据万有引力提供向心力,则有
解得地球质量为
因为r未知,所以由上面的式子可知无法求地球质量,故C错误;
D.地球的平均密度
则
知可以求出地球的平均密度,故D正确。
故选D。
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。以地球的质量的计算为例
①若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r,根据: ,得:
;
②若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r,根据: ,得:
;
③若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T,根据: 和
,得:
;
④若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g,根据: ,得:
——此式通常被称为黄金代换式。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
天体球体积:V=;天体密度:
(由
,
,
,r指球体半径,R指轨道半径,当R=r时,
)。
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