如图所示,已知地球半径为R,甲乙两颗卫星绕地球运动。卫星甲做匀速圆周运动,其轨道直径为4R,C是轨道上任意一点;卫星乙的轨道是椭圆,椭圆的长轴长为6R,A、B是轨道的近地点和远地点。不计卫星间相互作用,下列说法正确的是( )
A.卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在B点的速度
B.卫星甲的周期大于卫星乙的周期
C.卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在A点的速度
D.在任意相等的时间内,卫星甲与地心的连线扫过的面积一定等于卫星乙与地心的连线扫过的面积
C
【解析】
A.如果卫星乙以B点到地心的距离做匀速圆周运动时的线速度为,由公式
得
可知,
由于卫星乙从以B点到地心的距离的圆轨道在B点减速做近心运动才能进入椭圆轨道,则卫星乙在B点的速度小于,所以卫星甲在C点的速度一定大于卫星乙在B点的速度,故A错误;
B.由题意可知,卫星甲的轨道半径小于卫星乙做椭圆运动的半长轴,由开普勒第三定律可知,卫星甲的周期小于卫星乙的周期,故B错误;
C.如果卫星乙以A点到地心的距离做匀速圆周运动时的线速度为,由公式
得
可知,
由于卫星乙从以A点到地心的距离的圆轨道在A点加速做离心运动才能进入椭圆轨道,则卫星乙在A点的速度大于,所以卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在A点的速度,故C正确;
D.由开普勒第二定律可知,卫星在同一轨道上运动时卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等,故D错误。
故选C。
开普勒行星运动定律:
1、所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
2、对每个行星而言太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积。
3、所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同,即常量。
4、常用开普勒三定律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小。
开普勒三定律的对比:
开普勒第一定律:
开普勒第一定律,也称轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点。
开普勒第二定律:
开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。(角动量在高中学习中不考查)
开普勒第三定律:
开普勒第三定律,也称周期定律:是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。
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