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:335 题号:21559470

某行星的质量为地球质量的,半径为地球半径的。现向该行星发射探测器,并在其表面实现软着陆。探测器在离行星表面h高时速度减小为零,为防止发动机将行星表面上的尘埃吹起,此时要关闭所有发动机,让探测器自由下落实现着陆。已知地球半径R0=6400km,不计自转的影响,地球表面重力加速度g取9.8m/s2;结果保留2位小数。

(1)若题中h=4m,求探测器落到行星表面时的速度大小;

(2)若在该行星表面发射一颗绕它做圆周运动的卫星,发射速度至少多大;

(3)由于引力的作用,行星引力范围内的物体具有引力势能。若取离行星无穷远处为引力势能的零势点,则距离行星球心为处的物体引力势能,式中G为万有r引力常量,M为行星的质量,m为物体的质量。求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小速度。

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(2)类比推理法是高中物理学常用的思想方法。考虑万有引力公式与库仑力公式的相似性,以及异种电荷间相互作用与质点间引力作用的方向效果一致性。请通过类比推理法,直接写出质量为的质点,在距离其处,放置一质量为的质点,则质点在引力作用下所具有的引力势能大小。
(3)等效法也是高中物理学常用的思想方法,常常能将复杂的问题,通过与已知问题的等效而得到简化。一点电荷放置在距一接地无限大金属薄平板中心O点的距离为处,静电平衡后其空间电场分布如图甲所示,由于其电场线分布与真空中的等量异种电荷(如图乙)的右半侧电场线分布一致,由电场唯一性原理可知,金属板上感应电荷的效果可由其左侧的负点电荷取代,这样为研究右侧电场的强弱与分布带来简便。按此等效原理,试计算:在甲图中金属板O点正上方距离处的感应电荷微元所受电场力的大小和方向。
   
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