
地球的同步卫星的周期与地球自转的周期相同,月球绕地球公转的周期平均为27天,则月球到地球的距离与同步卫星到地球距离值比为( ) A. 9:1 B. 3:1 C. 27:1 D. 1:9
要解决月球与同步卫星到地球距离的比值问题,可应用开普勒第三定律:绕同一中心天体运动的天体,其轨道半长轴的三次方与公转周期的平方成正比。对于地球的同步卫星和月球,二者均绕地球公转,因此满足该定律。
同步卫星周期(\(T_1\)):与地球自转周期相同,约为1天。
月球公转周期(\(T_2\)):题目给出为27天。
开普勒第三定律表达式:\(\frac{r^3}{T^2} = k\)(\(k\)为常数,与中心天体质量有关),即\(\frac{r_1^3}{T_1^2} = \frac{r_2^3}{T_2^2}\)(\(r_1\)为同步卫星轨道半径,\(r_2\)为月球轨道半径)。
由开普勒第三定律变形得:
\(\left(\frac{r_2}{r_1}\right)^3 = \left(\frac{T_2}{T_1}\right)^2\)
代入周期数值(\(T_2=27\)天,\(T_1=1\)天):
\(\left(\frac{r_2}{r_1}\right)^3 = \left(\frac{27}{1}\right)^2 = 729\)
两边开三次方:
\(\frac{r_2}{r_1} = \sqrt[3]{729} = 9\)
月球到地球的距离与同步卫星到地球距离的比值为9:1。
答案:A