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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更新时间:2024-01-20 20:50:03
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【推荐1】如图所示,一宇宙飞船绕地球中心做圆周运动,已知地球半径为R,轨道1半径是2R,现在欲将飞船转移到另一个半径为4R的圆轨道2上去,已知地球表面处的重力加速度为g,飞船质量为m,万有引力常数为G,求:
(1)地球的质量
(2)飞船在1、2两个轨道上做圆运动的的环绕速度之比v1:v2=?
(3)理论上,若规定距地心无穷远处为引力势能零势能点,飞船和地球系统之间的引力势能表达式为,(其中r为飞船到地心的距离)请根据理论,计算完成这次轨道转移点火需要的能量
(1)地球的质量
(2)飞船在1、2两个轨道上做圆运动的的环绕速度之比v1:v2=?
(3)理论上,若规定距地心无穷远处为引力势能零势能点,飞船和地球系统之间的引力势能表达式为,(其中r为飞船到地心的距离)请根据理论,计算完成这次轨道转移点火需要的能量
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【推荐2】中国空间站的机械臂具有七个自由度,类似于人类手臂的灵活性,可实现抓取、拖拽、爬行、对接等功能。如图所示,在长为d的机械臂作用下,微型卫星、空间站、地球位于同一直线,伸直的机械臂沿该直线方向抓住微型卫星,微型卫星与空间站一起做角速度为的匀速圆周运动。已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,微型卫星质量为m,空间站轨道半径为r,求:
(1)在轨运行时,空间站的线速度和微型卫星的线速度之比;
(2)机械臂对微型卫星的作用力大小F;(忽略空间站与卫星之间的万有引力以及机械臂对空间站的作用力,用m,g,R,r,d表示)
(3)物体在引力场中具有的势能叫做引力势能。若取无穷远处为引力势能零点,质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为(式中G为引力常量,M为地球的质量,r为物体到地心的距离)。若让机械臂松开卫星,通过控制卫星上自带的火箭发动机,使卫星由当前半径为r的圆轨道变轨到离地球更远的半径为的圆轨道,则在此过程中,万有引力对卫星做的功为多少?(用g、R、m、r、表示)
(1)在轨运行时,空间站的线速度和微型卫星的线速度之比;
(2)机械臂对微型卫星的作用力大小F;(忽略空间站与卫星之间的万有引力以及机械臂对空间站的作用力,用m,g,R,r,d表示)
(3)物体在引力场中具有的势能叫做引力势能。若取无穷远处为引力势能零点,质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为(式中G为引力常量,M为地球的质量,r为物体到地心的距离)。若让机械臂松开卫星,通过控制卫星上自带的火箭发动机,使卫星由当前半径为r的圆轨道变轨到离地球更远的半径为的圆轨道,则在此过程中,万有引力对卫星做的功为多少?(用g、R、m、r、表示)
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【推荐3】(1)已知库仑力作用下的功能关系为:,规定,由功能关系可得某点A电势能的定义。
取无穷远处电势能为零,通过精确计算,已知在距离点电荷为处的检验电荷从该点移到零势点过程中库仑力做功为,则检验电荷在该点的电势能大小是多少?
(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。
取无穷远处电势能为零,通过精确计算,已知在距离点电荷为处的检验电荷从该点移到零势点过程中库仑力做功为,则检验电荷在该点的电势能大小是多少?
(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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【推荐1】中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。设想在2029年4月27日,中国宇航员登上月球。由于月球表面无空气,即没有空气阻力。宇航员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验:沿水平方向将一个小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧轨道AB的A点沿切线方向进入(进入圆弧时无机械能损失)。已知θ=53°,P点与A点的水平距离(DA间距)d=7.5m,小球到达A点时的速度大小vA=5m/s。已知万有引力常量为G,月球的半径R月取1.6×106m,不考虑月球的自转,sin53°=0.8,cos53°=0.6。解答下列问题:
(1)求月球表面的重力加速度g月;
(2)估算月球的第一宇宙速度v1。
(1)求月球表面的重力加速度g月;
(2)估算月球的第一宇宙速度v1。
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【推荐2】2022年12月17日凌晨,“嫦娥五号”探测器圆满完成我国首次月球无人采样任务,携带样品返回地球。已知引力常量为G,地球质量为M,地球半径为R,月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的,月球半径为。
(1)求地球表面重力加速度大小g;
(2)求月球的第一宇宙速度大小v。
(1)求地球表面重力加速度大小g;
(2)求月球的第一宇宙速度大小v。
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【推荐1】某宇航员驾驶宇宙飞船到达某未知星球表面,他将一个物体以的速度从的高度水平抛出,测得落到星球表面A时速度与水平地面的夹角为.已知该星球半径是地球半径的2倍,地球表面重力加速度.则:
(1)该星球表面的重力加速度是多少?
(2)该星球的质量是地球的几倍?
(1)该星球表面的重力加速度是多少?
(2)该星球的质量是地球的几倍?
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【推荐2】宇航员从空间站上释放了一颗质量为的探测卫星,该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接,稳定时卫星始终在空间站的正下方,到空间站的距离为,已知空间站绕地球做匀速圆周运动,轨道半径为,地球的半径为,地球表面的重力加速度为,在好品质的照片上,可以看清地球表面不动物体的线度为曝光时间内空间站相对地球的位移,忽略地球的自转。
(1)忽略卫星拉力对空间站轨道的影响及卫星与空间站的引力,求卫星所受轻绳的拉力大小;
(2)拍照的曝光时间为(很短),求从空间站上拍的照片可以看清的地球表面不动物体的线度。
(1)忽略卫星拉力对空间站轨道的影响及卫星与空间站的引力,求卫星所受轻绳的拉力大小;
(2)拍照的曝光时间为(很短),求从空间站上拍的照片可以看清的地球表面不动物体的线度。
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