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:0.4 引用次数:954 题号:5507056
(1)要发射一颗人造地球卫星,使它在半径为r2的预定轨道2上绕地球做匀速圆周运动,为此先将卫星发射到半径为r1的近地暂行圆轨道上绕地球做匀速圆周运动。如图所示,在A点,使卫星速度增加,从而使卫星进入一个椭圆的转移轨道1上,当卫星到达转移轨道的远地点B时,再次改变卫星速度,使它进入预定轨道2运行,试求卫星从A点到B点所需的时间。已知地球表面的重力加速度大小为g,地球的半径为R
(2)物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能。若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距质量为M0的引力源中心为r0时,其万有引力势能(式中G为引力常数)。若卫星在椭圆轨道1上运动的过程中,动能和引力势能相互转化,它们的总量保持不变。已知卫星在轨道1上运动时的质量为mAB点距地表面的高度分别为h1h2,经过A点的速度大小为v,地球表面的重力加速度大小为g,地球的半径为R。请根据能量守恒定律求它经过B点时的速度大小;
(3)在(2)问的基础上,若要让这颗人造地球卫星能够挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外,则必须使它的速度大于或等于第三宇宙速度。若把地球绕太阳公转的轨道近似认为是圆,且不计其它星体对飞行物体的作用力,地球的公转速度为29.8km/s,求第三宇宙速度。

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【推荐1】已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g。质量为m的宇宙飞船在半径为的轨道1上绕地球中心O做圆两运动。现飞船在轨道1的A点加速到椭圆轨道2上,再在远地点B点加速,从而使飞船转移到半径为的轨道3上,如图所示。若相距r的两物体间引力势能为,求:
(1)飞船在轨道2上经过近地点A和远地点B的速率之比
(2)飞船在轨道2上从A点到B点飞行的时间。
(3)若要实现由A点从轨道1转移到轨道2,需要在轨道1上对飞船做多少功?
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【推荐2】如图所示,某行星绕太阳公转的运动轨道为椭圆,其近日点A和远日点B离太阳的距离分别为rArB.已知太阳质量为M,引力常量为G.(取无穷远处为零势能点时,两质量分别为m1m2天体间的引力势能表达式为,其中r为两天体中心间的距离.)

(1)请结合开普勒第三定律求出该行星轨道半长轴a的三次方与它的公转周期T的平方的比值;
(2)请结合开普勒第二定律求出该行星在近日点A点的速度大小.
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(1)求此时刻卫星的瞬时速度大小v和卫星的机械能E
(2)由于大气阻力的影响,卫星的轨道半径逐渐减小。求在这个过程中,万有引力做的功WG与克服大气阻力做的功Wf的比。
(3)已知地球半径为6400km。当卫星轨道离地面的高度为200km时,由于大气阻力的影响,测得卫星每绕地球一周,轨道高度降低20m。试估算在此高度大气对卫星的阻力大小f与卫星所受地球引力大小F的比值k(答案保留1位有效数字)。
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