2023年5月,世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号,携…——2023 高考物理第 4 题答案解析

2023_新课标卷 (2023·物理)

2023 全国 第 4 题 单选题 区分题
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4.2023年5月,世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号,携带约 5800kg 的物资进入距离地面约400 km (小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道,顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后,这批物资

A. 质量比静止在地面上时小
B. 所受合力比静止在地面上时小
C. 所受地球引力比静止在地面上时大
D. 做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
参考答案D

完整解析 · 逐步详解

【答案】D
【解析】
【详解】A.物体在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变,即在空间站和地面质量相同,故 A错误;

BC.设空间站离地面的高度为 $h$ ,这批物质在地面上静止合力为零,在空间站所受合力为万有引力即

$$ F=\frac{G M m}{(R+h)^{2}} $$

在地面受地球引力为

$$ F_{1}=\frac{G M m}{R^{2}} $$

因此有 $F_{1}>F$ ,故 BC 错误;
D.物体绕地球做匀速圆周运动万有引力提供向心力

$$ \frac{G M m}{r^{2}}=m \omega^{2} r $$

解得

$$ \omega=\sqrt{\frac{G M}{r^{3}}} $$

这批物质在空间站内的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,因此这批物质的角速度大于同步卫星的角速度,同步卫星的角速度等于地球自转的角速度,即这批物质的角速度大于地球自转的角速度,故 D 正确。故选 D。

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