如图所示, A 为地球赤道表面的物体, B 为环绕地球运行的卫星,此卫星在距离地球表面 的高度处做匀速圆周运动,且向心加速度的大小为 a ,,地球的半径为 R ,引力常量为 G .则下列说法正确的是 ( )
A . 物体 A 的向心加速度大于 a
B . 物体 A 的线速度比卫星 B 的线速度大
C . 地球的质量为
D . 地球两极的重力加速度大小为 a
D
【解析】
根据 可知 可知 B 的加速度 a 大于地球同步卫星的加速度;而根据 a= ω 2 r 可知,同步卫星的加速度大于物体 A 的加速度,则物体 A 的向心加速度小于 a ,选项 A 错误;根据 可知 可知 B 的速度大于地球同步卫星的速度;而根据 v= ω r 可知,同步卫星的速度大于物体 A 的速度,则物体 A 的速度小于卫星 B 的速度,选项 B 错误;对卫星 B, 根据 可得,地球的质量为 ,选项 C 错误;根据 可得地球两极的重力加速度大小为 ,选项 D 正确;故选 D.
点睛:要比较赤道上的物体与某卫星的加速度或速度关系,可借助于同步卫星做中间量,因同步卫星与赤道上物体的角速度相同,同时同步卫星又是 “卫星”模型 .
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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