两颗卫星在同一轨道平面绕地球作匀速圆周运动,地球半径为R,a卫星离地面的高度为R,b卫星离地面的高度为3R,则(1)a、b两卫星运行的线速度大小之比Va:Vb是多少?(2)a、b两卫星

◎ 题目

两颗卫星在同一轨道平面绕地球作匀速圆周运动,地球半径为R,a卫星离地面的高度为R,b卫星离地面的高度为3R,则
(1)a、b两卫星运行的线速度大小之比Va:Vb是多少?
(2)a、b两卫星的周期之比Ta:Tb是多少?
(3)a、b两卫星所在轨道处的重力加速度大小之比ga:gb是多少?

◎ 答案

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
2R

对b卫星:
GMmb
(4R)2
=mb
v2b
4R

解①②两式得:
va
vb
=

2
1

(2)由圆周运动的规律:T=
2πr
v
可得:
Ta=
2π×2R
va

Tb=
2π×4R
vb

解④⑤两式得:
Ta
Tb
=
2vb
va

代入③得:
Ta
Tb
=
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2vb
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