高中 | 计算天体的质量与密度 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

计算天体的质量与密度

$2025$$4$月,我国已成功构建国际首个基于$DRO$(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座,$DRO$具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从$DRO$变轨进入环月椭圆轨道,该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为$a$$b$,卫星的运行周期为$T$;卫星乙从$DRO$变轨进入半径为$r$的环月圆形轨道,周期也为$T$。月球的质量为$M$,半径为$R$,引力常量为$G$。假设只考虑月球对甲、乙的引力,则$(\qquad)$

["

$r=\\dfrac{a+b+R}{2}$

","

$r=\\dfrac{a+b}{2}+R$

","

$M=\\dfrac{4\\pi^{2}r^{3}}{GT^{2}}$

","

$M=\\dfrac{4\\pi^{2}R^{3}}{GT^{2}}$

"]
[["BC"]]

$\rm AB$.对于题述环月椭圆轨道和环月圆轨道,根据开普勒第三定律有$\dfrac{{\left(\dfrac{a+b+2R}{2}\right)}^{3}}{T^{2}}=\dfrac{r^{3}}{T^{2}}$

可得$r=\dfrac{a+b}{2}+R$

$\rm A$错误,$\rm B$正确;

$\rm CD$.对于环月圆轨道,根据万有引力提供向心力可得$\dfrac{GMm}{r^{2}}=m{\left(\dfrac{2\pi}{T}\right)}^{2}r$

可得$M=\dfrac{4\pi^{2}r^{3}}{GT^{2}}$

$\rm C$正确,$\rm D$错误。

故选:$\rm BC$

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