万有引力客观题:拉格朗日点

2015年山东卷题15

如图,拉格朗日点 L, 位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球月球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日点 L,建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以 a_1,a_2 分别表示该空间站和月球向心加速度的大小,a_3 表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是

A.a_2 \gt a_3 \gt a_1 \qquad B.a_2 \gt a_1 \gt a_3 \qquad C.a_3 \gt a_1 \gt a_2 \qquad D.a_3 \gt a_2 \gt a_1


【解析】

注意下面这句话:

处在该点的物体在地球月球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。

这句话意味着:空间 站与月球 的周期相同,角速度相同。用公式来表达:

T_1=T_2,\; \omega_1=\omega_2

另一方面,r_1 \lt r_2

加速度可根据以下公式求出:a=\omega^2r

a_1 \lt a_2

地球同步卫星与月球比较,周期不同,轨道半径也不同,所以我们用另外一个公式:

a=\dfrac{F}{m} = \dfrac{GM}{r^2}

r_2 \gt r_3 \Rightarrow a_2 \lt a_3

结论:a_1 \lt a_2 \lt a_3; 选项 D 正确.


2012年江苏卷题8

2011 年 8 月,"嫦娥二号"成功进入了环绕"日地拉格朗日点"的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示,该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的

(A)线速度大于地球的线速度

(B)向心加速度大于地球的向心加速度

(C)向心力仅由太阳的引力提供

(D)向心力仅由地球的引力提供


【解析】

1,2 分别代表地球和「嫦娥二号」飞船.

v=\omega r

a=\omega^2 r

\omega_1=\omega_2,\; r_2 \gt r_1,

v_2 \gt v_1a_2 \gt a_1

选项 A、B 正确;

「嫦娥二号」同时受到太阳和地球的万有引力,而且都是不可忽略的。正是由于同时受到地球和太阳的引力作用,它的周期 才会与地球相同。

选项C和选项D错误。

结论:选项A、B正确;选项C、D错误.


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