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.