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

某人造地球卫星运行轨道与赤道共面,绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号,位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示,$T$为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动,地球质量为$M$,万有引力常量为$G$。则该卫星轨道半径为$(\qquad)$

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$\\sqrt[3]{\\dfrac{GMT^{2}}{36\\pi^{2}}}$

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$\\sqrt[3]{\\dfrac{GMT^{2}}{16\\pi^{2}}}$

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$\\sqrt[3]{\\dfrac{GMT^{2}}{4\\pi^{2}}}$

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$\\sqrt[3]{\\dfrac{9GMT^{2}}{4\\pi^{2}}}$

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[["A"]]

设卫星转动的周期为$T'$,根据题意可得$\dfrac{2\pi}{T'} \cdot \dfrac{T}{2}-\dfrac{2\pi}{T} \cdot \dfrac{T}{2}=2\pi$

可得$T'=\dfrac{T}{3}$

根据万有引力提供向心力$G\dfrac{Mm}{r^{2}}=m\dfrac{4\pi^{2}}{{T^{'}}^{2}}r$

可得$r=\sqrt[3]{\dfrac{GM{T^{'}}^{2}}{4\pi^{2}}}$

代入$T'=\dfrac{T}{3}$

可得$r=\sqrt[3]{\dfrac{GMT^{2}}{36\pi^{2}}}$

故选:$\rm A$

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