(多选)从地球表面向火星发射火星探测器,设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动,地球轨道半径为R_0,火星轨道半径R_m为1.5R_0,发射过程可分为两步进行:第一步,在地球表面用火箭对探测器进行加速,使之获得足够的动能,从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星;第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机,在短时间内对探测器沿原方向加速使其速度数值增加到适当值,从而使得探测器沿着一个与地球轨道及火星轨道分别在长轴两端相切的半个椭圆,正好射到火星上,如图所示.已知地球绕太阳公转周期为一年,万有引力常量为G,则( )
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答案解析
分析:
A、根据开普勒第一定律,探测器成为绕太阳运行的人造行星,则太阳一定位于探测器椭圆轨道的一个焦点上.
B、根据开普勒第三定律有($\frac {T_m}{T}$)_=($\frac {R_m}{R}$)_,根据题目数据,可求出火星绕太阳的运转周期T_m.
C、根据万有引力提供向心力G$\frac {Mm}{R_0}$=m($\frac {2π}{T}$)_R_0,已知地球的公转周期T_0为1年和轨道半径R_0,则可以求出太阳的质量M.
D、探测器要成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星,其发射速度必定大于第二宇宙速度.
解答:
解:A、探测器脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星,根据开普勒第一定律,太阳一定位于探测器椭圆轨道的一个焦点上.故A正确.
B、根据开普勒第三定律$\frac {R}{T}$=K,所以($\frac {T_m}{T}$)_=($\frac {R_m}{R}$)_,解得T_m=$\sqrt {}$年,故B正确.
C、根据万有引力提供向心力G$\frac {Mm}{R_0}$=m($\frac {2π}{T}$)_R_0,已知地球的轨道半径R_0和周期T_0(周期为1年),则可以求出太阳的质量M,故C正确.
D、探测器要获得足够的动能,从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星,其发射速度必定大于第二宇宙速度.故D错误.
故选ABC.
点评:
了解第一宇宙速度和第二宇宙速度的基本含义.通过物理规律把进行比较的物理量表示出来,再通过已知的物理量关系求出问题是选择题中常见的方法.