问题
选择题
两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动,周期之比为TA:TB=1:8,则轨道半径之比和运动速率之比分别为( )
A.RA:RB=4:1,VA:VB=1:2
B.RA:RB=4:1,VA:VB=2:1
C.RA:RB=1:4,VA:VB=2:1
D.RA:RB=1:4,VA:VB=1:2
答案
人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有
F=F向
F=GMm r2
F向=m
=mω2r=m(v2 r
)2r2π T
因而
G
=mMm r2
=mω2r=m(v2 r
)2r=ma2π T
解得
v=
①GM r
T=
=2π2πr v
②r3 GM
ω=
③GM r3
a=
④GM r2
由②式可得卫星的运动周期与轨道半径的立方的平方根成正比,由TA:TB=1:8可得轨道半径RA:RB=1:4,然后再由①式v=
得线速度VA:VB=2:1.所以正确答案为C项.GM r
故选D.