(6分)2018年2月2日,我国成功将电磁监测试验卫星“张…——2018 高考物理第 6 题答案解析

2018_天津卷

2018 天津 第 6 题 单选题 区分题
2018_天津卷

6.(6分)2018年2月2日,我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空,标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期,并已知地球的半径和地球表面处的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动,且不考虑地球自转的影响,根据以上数据可以计算出卫星的(  )

A. 密度
B. 向心力的大小
C. 离地高度
D. 线速度的大小
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【考点】4F:万有引力定律及其应用;4H:人造卫星【专题】31:定性思想;4C:方程法;529:万有引力定律在天体运动中的应用专题

【分析】卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,应用万有引力公式与牛顿第二定律求出线速度、向心加速度、重力加速度,然后答题。

【解答】解:A、设观测可以得到卫星绕地球运动的周期为T,地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g;地球表面的重力由万有引力提供,所以: $\mathrm { m g } { = } \frac { G M m } { { R } ^ { 2 } }$

等号的两侧都有卫星得质量m,所以不能求出卫星的质量,就不能求出卫星的密度。故A 错误;B、题目中没有告诉卫星的质量,不能求出卫星受到的向心力。故B错误;C、根据万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得: $\frac { G M m } { ( R + h ) ^ { 2 } } = { \bf m } ( \frac { 2 \pi } { T } ) ^ { 2 } { \bf \epsilon } ( { \bf R } + { \bf h } )$

解得: $\mathrm { h } { = \sqrt [ 3 ] { \frac { G M T ^ { 2 } } { 4 \pi ^ { 2 } } } } - R = \sqrt [ 3 ] { \frac { g R ^ { 2 } T ^ { 2 } } { 4 \pi ^ { 2 } } } - R $ 可以求出卫星的高度。故C正确;D、由牛顿第二定律得: ${ \frac { G M m } { ( R + h ) ^ { 2 } } } = { \frac { m v ^ { 2 } } { R + h } }$

解得: $\mathbf { v } { = } \sqrt { \frac { G M } { R + h } } = \sqrt { \frac { g R ^ { 2 } } { \sqrt [ 3 ] { \frac { g R ^ { 2 } T ^ { 2 } } { 4 \pi ^ { 2 } } } } } ,$ ,可知可以求出卫星的线速度。故D正确

【点评】本题考查了人造卫星的应用,知道万有引力提供向心力是解题的关键,应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题。

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