两颗卫星在同一轨道平面绕地球作匀速圆周运动,地球半径为R,a卫星离地面的高度为R,b卫星离地面的高度为3R,则
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解题思路:两颗卫星在同一轨道平面绕地球作匀速圆周运动,轨道半径不同,我们可利用万有引力提供它们做圆周运动的向心力来列式分析.

设地球的质量为M,a、b卫星质量分别为ma、mb,线速度分别为va、vb,周期分别为Ta、Tb,a、b卫星所在轨道处的重力加速度分别为ga、gb

(1)由万有引力提供向心力:

对a卫星:

GMma

(2R)2=ma

v2a

2R①

对b卫星:

GMmb

(4R)2=mb

v2b

4R②

解①②两式得:

va

vb=

2

1③

(2)由圆周运动的规律:T=

2πr

v可得:

Ta=

2π×2R

va④

Tb=

2π×4R

vb⑤

解④⑤两式得:

Ta

Tb=

2vb

va

代入③得:

Ta

Tb=

2vb

va=

2

2

(3)由万有引力约等于重力有:

对a卫星:

GMma

(2R)2=maga ⑥

对b卫星:

GMmb

(4R)2=mbgb⑦

解⑥⑦两式得:

ga

gb=

4

1

答:(1)a、b两卫星运行的线速度大小之比

va

vb=

2

1

(2)a、b两卫星的周期之比

Ta

Tb=

2

2

(3)a、b两卫星所在轨道处的重力加速度大小之比

ga

gb=

4

1

点评:

本题考点: 万有引力定律及其应用;牛顿第二定律;线速度、角速度和周期、转速.

考点点评: 本题关键抓住万有引力提供向心力,列式表示出线速度、角速度、周期等物理量,再进行比较即可.

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