随着全球组网的成功,北斗卫星导航系统在国际上的应用空间将会不断扩展。如图中 P 是地球同步圆轨道卫星, Q 是圆轨道半径与 P 相同的卫星, S 是中圆地球圆轨道卫星。则下列说法正确的是( )
A . P 和 Q 的加速度大小相等
B . P 和 Q 受到的万有引力大小相等
C . S 的机械能小于 P 的机械能
D . S 的周期大于 Q 的周期
A
【解析】
【详解】
卫星受地球引力而做圆周运动,由
得
, ,
A .由 , P 和 Q 圆周半径相等,知二者的加速度大小相等,故 A 正确;
B .由于 P 和 Q 的质量关系未知,所以无法比较二者的万有引力大小,故 B 错误;
C .同理,由于 S 和 P 质量关系未知,无法比较出二者机械能大小,故 C 错误;
D .由 , S 的半径小于 Q ,所以 S 的周期小于 Q ,故 D 错误。
故选 A 。
万有引力定律的推导过程:
①太阳和地球之间的引力提供地球绕太阳做匀速率圆周运动的向心力;
②向心力用带有周期的公式来描述;
③得出:引力与地球的质量成正比,与距离的平方成反比;
④再利用牛顿第三定律得出:引力还与太阳的质量成正比;
⑤最后用地球和月亮之间的引力也满足此关系的佐证,得出万有引力定律。
知识拓展:
万有引力定律在高中物理中的地位:
在万有引力定律之前,学生应对力、质量、速度、加速度、向心力和向心加速度等物理概念有较好的理解,并掌握自由落体、抛体和匀速圆周运动的规律,能熟练运用牛顿运动定律解决动力学的基本问题。将万有引力定律与圆周运动知识相结合,可以讨论许多涉及天体和人造卫星运动等方面的实际问题。如太阳、地球及其它行星的质量、密度;计算人造卫星的轨道、周期等一系列参数,包括地球的同步卫星等;反过来还可推证开普勒行星运动定律。
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