高中 | 研究天体运动规律 题目答案及解析

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必修2

第六章 万有引力与航天

6.4 万有引力理论的成就

研究天体运动规律

随着中国航天科技的飞跃发展,相信继天问一号之后,中国将向火星发射更多的探测器。现假设一个小球在火星表面附近做自由落体运动,经过时间$t$获得速度$v_{0}$;某质量为$m$的探测器绕火星做匀速圆周运动,距离火星表面的距离为$2R$,火星的半径为$R$。则$(\qquad)$

["

火星表面的重力加速度为$\\dfrac{2v_{0}}{t}$

","

火星的第一宇宙速度为$\\sqrt{\\dfrac{v_{0}R}{t}}$

","

探测器圆周运动的向心加速度为$\\dfrac{v_{0}}{3t}$

","

探测器在圆轨道上受到的重力为$\\dfrac{mv_{0}}{3t}$

"]
[["B"]]

$\rm A$.火星表面的重力加速度应为$g_{火}=\dfrac{v_{0}}{t}$,故$\rm A$错误;

$\rm B$.因为$g_{火}=\dfrac{v_{0}}{t}$

根据万有引力提供向心力,则有$G\dfrac{Mm}{R^{2}}=m\dfrac{v_{火}^{2}}{R}$

在火星表面有$G\dfrac{Mm}{R^{2}}=mg_{火}$

联立解得火星的第一宇宙速度为$v_{火}=\sqrt{g_{火}R}=\sqrt{\dfrac{v_{0}R}{t}}$,故$\rm B$正确;

$\rm C$.根据$\dfrac{GMm}{R^{2}}=mg_{火}$$\dfrac{GMm}{{(3R)}^{2}}=ma$

联立解得$a=\dfrac{g_{火}}{9}=\dfrac{v_{0}}{9t}$,故$\rm C$错误;

$\rm D$.探测器在圆轨道上,所受的重力等于$G'=ma'=\dfrac{mv_{0}}{9t}$,故$\rm D$错误。

故选:$\rm B$

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