题目内容
设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度.求该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量,才能返回轨道舱?
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408241143562895651.jpg)
已知:返回过程中需克服火星引力做功
,返回舱与人的总质量为m,火星表面重力加速度为g,火星半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r;不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408241143562895651.jpg)
已知:返回过程中需克服火星引力做功
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356304547.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356320504.gif)
物体m在火星表面附近
,解得![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356351454.gif)
设轨道舱的质量为
,速度大小为v.则![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356382579.gif)
联立以上两式,解得返回舱与轨道舱对接时具有动能![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356398624.gif)
返回舱返回过程克服引力做功![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356304547.gif)
返回舱返回时至少需要能量![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356429412.gif)
解得![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356429548.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356336525.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356351454.gif)
设轨道舱的质量为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356367213.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356382579.gif)
联立以上两式,解得返回舱与轨道舱对接时具有动能
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356398624.gif)
返回舱返回过程克服引力做功
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356304547.gif)
返回舱返回时至少需要能量
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356429412.gif)
解得
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824114356429548.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
练习册系列答案
相关题目