组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 万有引力与宇宙航行 > 万有引力定律的应用 > 引力势能及其应用
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:367 题号:11609338
人造地球卫星绕地球旋转(设为匀速圆周运动)时,既具有动能又具有引力势能(引力势能实际上是卫星与地球共有的,简略地说此势能是人造卫星所具有的)。设地球的质量为M,以卫星离地球无限远处时的引力势能为零,则质量为m的人造卫星在距离地心为r处时的引力势能为G为万有引力常量)。
(1)试证明:在大气层外任一轨道上绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所具有的机械能的绝对值恰好等于其动能;
(2)当物体在地球表面的速度等于或大于某一速度时,物体就可以挣脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造行星,这个速度叫做第二宇宙速度,用v2表示。用R表示地球的半径,M表示地球的质量,G表示万有引力常量,试写出第二宇宙速度的表达式;
(3)设第一宇宙速度为v1,证明:
20-21高三上·江苏南京·期中 查看更多[3]

相似题推荐

解答题 | 适中 (0.65)
【推荐1】2022年4月16日神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆,三位航天员在空间站出差半年,完成了两次太空行走和20多项科学实验,并开展了两次“天宫课堂”活动,刷新了中国航天新纪录。已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g。总质量为的空间站绕地球的运动可近似为匀速圆周运动,距地球表面高度为h。为研究方便,地球自转的影响忽略不计且忽略空气阻力。
(1)求空间站绕地球匀速圆周运动的动能
(2)物体间由于存在万有引力而具有的势能称为引力势能。若取两物体相距无穷远时引力势能为0,质点的距离为r时,其引力势能为(式中G为万有引力常量)。假设空间站为避免与其它飞行物相撞,将从原轨道转移到距地球表面高为1.2h的新圆周轨道上,则该转移至少需要提供多少额外的能量。
(3)航天员在空间站出差期间需要对生理状况进行有效监测,其中身体质量的测量是十分重要的。请你设计一种在太空失重环境下测量人的质量的方案,要求写出需要测量的物理量,以及人的质量的表达式。
2022-11-04更新 | 300次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐2】若已知地球质量为M,神舟十四号的质量为m,引力常量为G,不考虑地球自转的影响,若取无穷远处引力势能为零,质量为m物体与地心距离为r时引力势能为
(1)神舟十四号在轨道上做圆周运动时的动能为多大?在轨道上做圆周运动时的引力势能为多大?
(2)神舟十四号从半径较小的圆周轨道,升高到半径较大的圆轨道。从轨道上变轨到轨道上的过程中克服引力做了多少功?
(3)神舟十四号从半径较小的圆周轨道,升高到半径较大的圆轨道。发动机至少要做多少功?
2024-06-27更新 | 145次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
名校
【推荐3】一球形人造卫星,其最大横截面积为A、质量为m,在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动.由于受到稀薄空气阻力的作用,导致卫星运行的轨道半径逐渐变小.卫星在绕地球运转很多圈之后,其轨道的高度下降了△H,由于△H <<R,所以可以将卫星绕地球运动的每一圈均视为匀速圆周运动.设地球可看成质量为M的均匀球体,万有引力常量为G.取无穷远处为零势能点,当卫星的运行轨道半径为r时,卫星与地球组成的系统具有的势能可表示为
(1)求人造卫星在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动的周期;
(2)某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小,做出了如下假设:卫星运行轨道范围内稀薄空气的密度为ρ,且为恒量;稀薄空气可看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的,所有的颗粒原来都静止,它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度,在与这些颗粒碰撞的前后,卫星的速度可认为保持不变.在满足上述假设的条件下,请推导:
①估算空气颗粒对卫星在半径为R轨道上运行时,所受阻力F大小的表达式;
②估算人造卫星由半径为R的轨道降低到半径为R-△H的轨道的过程中,卫星绕地球运动圈数n的表达式.
2016-12-08更新 | 788次组卷
共计 平均难度:一般