(6分)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道…——2011 高考物理第 6 题答案解析

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2011 全国 第 6 题 单选题 区分题
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6.(6分)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后,先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时);然后,经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”;最后奔向月球。如果按圆形轨道计算,并忽略卫星质量的变化,则在每次变轨完成后与变轨前相比,(  )

A. 卫星动能增大,引力势能减小
B. 卫星动能增大,引力势能增大
C. 卫星动能减小,引力势能减小
D. 卫星动能减小,引力势能增大
参考答案

D

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【考点】4F:万有引力定律及其应用;4H:人造卫星

【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力,列式求出线速度、周期的表达式,由题意知道周期变大,故半径变大,故速度变小,由于要克服引力做功,势能变大。

【解答】解:人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有$\mathrm { F { = } F _ { \ p l } }$ 故$\mathrm { G \frac { M m } { r ^ { 2 } } = m \frac { v ^ { 2 } } { r } { = } m \omega ^ { 2 } r { = } m \Omega \ ( \frac { \partial 2 \pi } { \partial T } ) \ ^ { 2 } r { = } m a }$ 解得$\mathrm { v } { = } \sqrt { \frac { \sf G M } { \mathrm { \Delta r } } } \textcircled { 1 }$ $\mathrm { T } { = } \frac { { 2 } \pi } { \mathrm { { v } } } { = } 2 \pi \sqrt { \frac { \mathrm { { r } ^ { 3 } } } { \mathrm { { G } } \mathrm { { M } } } } \mathrm { \textcircled { 2 } }$ $\mathbf { a } { = } \frac { \mathbb { G } \mathbb { M } } { \mathbf { r } ^ { 2 } } { \mathcal { ( } } 3 )$ 根据题意两次变轨分别为:从“24小时轨道”变轨为“48小时轨道”和从“48小时轨道”变轨为“72小时轨道”,则结合②式可知,在每次变轨完成后与变轨前相比运行周期增大,运行轨道半径增大,运行线速度减小,所以卫星动能减小,引力势能增大,D正确。

故选:D。

【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力,先列式求解出线速度、周期的表达式,再进行讨论。

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