
地球同步卫星轨道半径约为地球半径得6、6倍,设月球密度与地球相同,则绕月心在月球表面附近做圆周运动得探月探测器得运行周期约为( ) A. 1 h ﻩ B. 1、4 h C. 。6、6 h D. 。24 h
要解决这个问题,需结合万有引力定律和密度公式推导周期与密度的关系。地球同步卫星的周期已知为24小时,轨道半径约为地球半径的6.6倍,可先求出地球表面卫星的周期,再利用密度相同的条件得出月球表面卫星的周期。
根据万有引力提供向心力,有公式 。对于地球同步卫星,其周期 ,轨道半径 \(r = 6.6R_{地}\)(\(R_{地}\) 为地球半径)。地球表面卫星的轨道半径为 \(R_{地}\),因此周期之比为:
\(\frac{T_{地表}}{T_{同}} = \sqrt{\frac{R_{地}^3}{(6.6R_{地})^3}} = \frac{1}{\sqrt{6.6^3}}\)
代入 \(T_{同} = 24\ \text{h}\),解得 \(T_{地表} \approx 1.4\ \text{h}\) 。
进一步结合密度公式 \(\rho = \frac{3\pi}{GT^2}\)(推导过程:\(M = \frac{4\pi^2 R^3}{GT^2}\),体积 \(V = \frac{4}{3}\pi R^3\),故 \(\rho = \frac{M}{V} = \frac{3\pi}{GT^2}\))。由于月球密度与地球相同,因此月球表面卫星的周期 \(T_{月表}\) 与地球表面卫星的周期 \(T_{地表}\) 相等,即 \(T_{月表} = 1.4\ \text{h}\) 。
综上,绕月球表面运行的探测器周期约为 1.4小时,答案选 B。这一结果表明,星球表面卫星的周期仅由星球密度决定,为比较不同天体的基本参数提供了简洁思路。