Question

14．2012年6月18日，“神舟九號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接．對(duì)接成功后“神州九號(hào)”和“天宮一號(hào)”一起繞地球運(yùn)行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面高度約為$\frac{1}{19}$R，運(yùn)行周期為T，設(shè)地球半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G．下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 對(duì)接成功后，“神舟九號(hào)”飛船里的宇航員因受力平衡而在其中懸浮或靜止
• B． 對(duì)接成功后，“神舟九號(hào)”飛船的加速度為（$\frac{20}{19}$）³$\frac{4{π}^{2}}{G{T}^{2}}$R
• C． 對(duì)接成功后，“神舟九號(hào)”飛船的線速度為$\frac{40πR}{19T}$
• D． 地球質(zhì)量為（$\frac{20}{19}$）²$\frac{4{π}^{2}}{G{T}^{2}}$R³

Answer 1

分析 “神舟九號(hào)”飛船里的宇航員受到的地球引力完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，不是平衡狀態(tài)．對(duì)接成功后，軌道半徑r=$\frac{20}{19}R$，根據(jù)向心加速度和線速度的表達(dá)式$a=（\frac{2π}{T}）^{2}r$、$v=\frac{2πr}{T}$，代入數(shù)據(jù)計(jì)算加速度和線速度．根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}r$，化簡(jiǎn)計(jì)算地球的質(zhì)量．

解答 解：A、對(duì)接成功后，“神舟九號(hào)”飛船里的宇航員受到的地球引力完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，故在其中懸浮，故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)向心力加速度的表達(dá)式$a=（\frac{2π}{T}）^{2}r$，可得$a=\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}（\frac{20}{19}R）$，故B錯(cuò)誤．
C、根據(jù)線速度的表達(dá)式$v=\frac{2πr}{T}$，可得$v=\frac{2π}{T}×\frac{20}{19}R$=$\frac{40πR}{19T}$，故C正確．
D、根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}r$，得$M=\frac{4{π}^{2}{r}^{3}}{G{T}^{2}}=\frac{4{π}^{2}}{G{T}^{2}}（\frac{20}{19}R）^{3}$，故D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題要掌握萬(wàn)有引力提供向心力這個(gè)關(guān)系，據(jù)此計(jì)算中心天體的質(zhì)量，要知道“神舟九號(hào)”飛船里的宇航員受到的地球引力完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，不是平衡狀態(tài)．