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地球质量为M,半径为R,自转角速度为ω,万有引力恒量为G,若规定物体离无穷远处势...

地球质量为M,半径为R,自转角速度为ω,万有引力恒量为G,若规定物体离无穷远处势能为0,则质量为m的物体离地心距离为r时,具有的引力势能可表示为manfen5.com 满分网
(1)试证明一质量m的卫星在离地面距离为h时所具有的机械能为manfen5.com 满分网
(2)国际空间站是在地球大气层上空绕地球飞行的一个巨大人造天体,设空间站离地面高度为h,如果在该空间站直接发射一颗质量为m的小卫星,使其能达到地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行,该卫星在离开空间站时必须具有多大的初动能.
(1)根据万有引力提供向心力求出卫星的线速度,再求出动能和引力势能求解. (2)同步卫星在轨道上正常运动,根据万有引力提供向心力求出轨道半径. 卫星运动过程中机械能守恒,离开航天飞机时卫星的初动能等于机械能减去引力势能. 【解析】 (1)证明:由万有引力提供向心力得 = r=R+h 得:物体在离地面h处的动能为Ek== 物体在离地面的引力势能为:Ep= 物体在离地面h的机械能为: E=Ek+Ep=- (2)同步卫星在轨道上正常运动行时有: =mω2r1 故其轨道半径r1= 由上式可得同步卫星的机械能 E1=-=-m 卫星运动过程中机械能守恒,故离开航天飞机的卫星的机械能为E1 设离开航天飞机时卫星的初动能为Ek0 则:Ek0=E1-Ep=-m+ 答:(1)证明在上 (2)该卫星在离开空间站时必须具有的初动能是-m+.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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