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

“天问一号”火星探测器被设计成环绕器和着巡组合体两部分。假设环绕器绕火星做半径为$R$、周期为$T$的匀速圆周运动。着巡组合体在火星表面软着陆后,在距火星表面$h$高度处由静止释放一个小球,小球到达火星表面时的速度大小为$v$,已知引力常量为$G$,忽略火星自转和表面稀薄气体的影响,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

环绕器运动的线速度大小为$\\dfrac{2\\pi R}{T}$

","

火星表面的重力加速度为$\\dfrac{v^{2}}{h}$

","

火星的质量为$\\dfrac{v^{2}R^{2}}{2Gh}$

","

火星的半径为$\\sqrt{\\dfrac{8\\pi^{2}R^{3}h}{v^{2}T^{2}}}$

"]
[["AD"]]

$\rm A$.根据题意环绕器运动的线速度大小为$v'=\dfrac{2\pi R}{T}$,故$\rm A$正确;

$\rm B$.根据速度位移关系$2g'h=v^{2}$

可知火星表面的重力加速度$g'=\dfrac{v^{2}}{2h}$,故$\rm B$错误;

$\rm C$.根据万有引力提供向心力$G\dfrac{Mm}{R^{2}}=m\dfrac{4\pi^{2}}{T^{2}}R$

可得火星的质量为$M=\dfrac{4\pi^{2}R^{3}}{GT^{2}}$,故$\rm C$错误;

$\rm D$.在火星表面,万有引力提供重力$G\dfrac{Mm}{R_{火}^{2}}=mg'$

可得$R_{火}=\sqrt{\dfrac{8\pi^{2}R^{3}h}{v^{2}T^{2}}}$,故$\rm D$正确。

故选:$\rm AD$

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