萬有引力客觀題:拉格朗日點

2015年山東卷題15

如圖,拉格朗日點 L, 位于地球和月球連線上,處在該點的物體在地球月球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運動。據此,科學家設想在拉格朗日點 L,建立空間站,使其與月球同周期繞地球運動。以 a_1,a_2 分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a_3 表示地球同步衛星向心加速度的大小。以下判斷正確的是

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】

注意下面這句話:

處在該點的物體在地球月球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運動。

這句話意味著:空間 站與月球 的周期相同,角速度相同。用公式來表達:

T_1=T_2,\; \omega_1=\omega_2

另一方面,r_1 \lt r_2

加速度可根據以下公式求出:a=\omega^2r

a_1 \lt a_2

地球同步衛星與月球比較,周期不同,軌道半徑也不同,所以我們用另外一個公式:

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

r_2 \gt r_3 \Rightarrow a_2 \lt a_3

結論:a_1 \lt a_2 \lt a_3; 選項 D 正確.


2012年江蘇卷題8

2011 年 8 月,"嫦娥二號"成功進入了環繞"日地拉格朗日點"的軌道,我國成為世界上第三個造訪該點的國家。如圖所示,該拉格朗日點位于太陽和地球連線的延長線上,一飛行器處于該點,在幾乎不消耗燃料的情況下與地球同步繞太陽做圓周運動,則此飛行器的

(A)線速度大于地球的線速度

(B)向心加速度大于地球的向心加速度

(C)向心力僅由太陽的引力提供

(D)向心力僅由地球的引力提供


【解析】

1,2 分別代表地球和「嫦娥二號」飛船.

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

選項 A、B 正確;

「嫦娥二號」同時受到太陽和地球的萬有引力,而且都是不可忽略的。正是由于同時受到地球和太陽的引力作用,它的周期 才會與地球相同。

選項C和選項D錯誤。

結論:選項A、B正確;選項C、D錯誤.


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