2021 年我国航天事业取得巨大成就: 4 月 29 日空间站 “ 天和号 ” 核心舱成功进入预定轨道,这代表着我国载人航天事业进入到了空间站运营的新阶段。中国空间站运行的圆轨道高度约 400 公里, 10 月 14 日我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭,成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星 “ 羲和号 ” ,它是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星,运行于高度约 500 公里的太阳同步轨道,该轨道是经过地球南北极上空且圆心在地心的圆周,主要科学载荷为太阳空间望远镜。 “ 天和号 ” 与 “ 羲和号 ” 相比,下列说法正确的是( )
A . “ 羲和号 ” 卫星的线速度与 “ 天和号 ” 核心舱的线速度之比为
B . “ 羲和号 ” 卫星的加速度大于 “ 天和号 ” 核心舱的加速度
C . “ 羲和号 ” 卫星的机械能大于 “ 天和号 ” 核心舱的机械能
D . “ 羲和号 ” 卫星的角速度小于 “ 天和号 ” 核心舱的角速度
D
【详解】 A .由 得
所以 “ 羲和号 ” 卫星的线速度与 “ 天和号 ” 核心舱的线速度之比为
故 A 错误;
B .由 得
知轨道半径越大,加速度越小,所以 “ 羲和号 ” 卫星的加速度小于 “ 天和号 ” 核心舱的加速度,故 B 错误。
C .由于不知道 “ 羲和号 ” 卫星与 “ 天和号 ” 核心舱的质量大小关系,所以无法判断 “ 羲和号 ” 卫星的机械能与 “ 天和号 ” 核心舱的机械能大小关系,故 C 错误;
D .由 得
知轨道半径越大,角速度越小,所以 “ 羲和号 ” 卫星的角速度小于 “ 天和号 ” 核心舱的角速度,故 D 正确;
故选 D 。
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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