(2009•佛山三模)新华社北京10月24日电,24日18时29分,星箭成功分离之后,嫦娥一号卫星进入半径为205公里的

(2009•佛山三模)新华社北京10月24日电,24日18时29分,星箭成功分离之后,嫦娥一号卫星进入半径为205公里的圆轨道上绕地球做圆周运动,卫星在这个轨道上“奔跑”一圈半后,于25日下午进行第一次变轨,变轨后,卫星轨道半径将抬高到离地球约600公里的地方.已知地球半径为R,表面重力加速度为g,质量为m的嫦娥一号卫星在地球上空的万有引力势能为Ep=
mgR2
r
,(以无穷远处引力势能为零),r表示物体到地心的距离.
(1)质量为m的嫦娥一号卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,求此时卫星距地球地面高度h1
(2)要使嫦娥一号卫星上升,从离地高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周运动,卫星发动机至少要做多少功?
sydyg520 1年前 已收到1个回答 举报

神月公主 幼苗

共回答了13个问题采纳率:100% 举报

解题思路:1、卫星绕地球做圆周运动靠万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,结合万有引力等于重力求出轨道半径的大小,从而求出卫星距离地面的高度.2、根据分别求出在离地高度h1和h1+h的轨道上的总机械能E1、E2,根据功能关系W=E2-E1,可计算卫星发动机至少要做的功.

(1)设地球质量为M,万有引力恒量为G,卫星距地面高度为h1时速度为v,
对卫星有G
Mm
(R+h1)2=m
v2
R+h1,对地面上物体有mg=G
Mm
R2,
解以上两式得h1=
gR2
v2−R.
(2)卫星在距地面高度h1的轨道做匀速圆周运动有G
Mm
(R+h1)2=m
v2
R+h1,得v2=
GM
(R+h1)
∴此时卫星的动能Ek1=
1
2mv2=
GMm
2(R+h1)=
mgR2
2(R+h1),万有引力势能Ep1=−
mgR2
R+h1,
卫星在距地面高度h1时的总机械能E1=Ek1+Ep1=
mgR2
2(R+h1)−
mgR2
R+h1=−
mgR2
2(R+h1).
同理,卫星在距地面高度(h1+h)时的总机械能E2=−
mgR2
2(R+h1+h).
由功能关系,卫星发动机至少要做功 W=E2-E1=
mgR2h
2(R+h1)(R+h1+h).
答:(1)质量为m的嫦娥一号卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,则此时卫星距地球地面高度h1
gR2
v2−R.
(2)要使嫦娥一号卫星上升,从离地高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周运动,则卫星发动机至少要做功为
mgR2h
2(R+h1)(R+h1+h).

点评:
本题考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用.

考点点评: 解决本题的关键掌握万有引力提供向心力GMmr2=mv2r以及万有引力等于重力这两大理论.

1年前

9
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 0.225 s. - webmaster@yulucn.com