题目内容

(10分)某同学是一位航天科技爱好者,当他从新闻中得知,中国航天科技集团公司将在2010年底为青少年发射第一颗科学实验卫星——“希望一号”卫星(代号XW-1)时,他立刻从网上搜索有关“希望一号”卫星的信息,其中一份资料中给出该卫星运行周期10.9min。他根据所学知识计算出绕地卫星的周期不可能小于83min,从而断定此数据有误。
已知地球的半径R=6.4×106m,地球表面的重力加速度g=10m/s2。请你通过计算说明为什么发射一颗周期小于83min的绕地球运行的人造地球卫星是不可能的。

证明如下

解析试题分析:设地球质量为M,航天器质量为m,航天器绕地球运行的轨道半径为r、周期为T,
根据万有引力定律和牛顿运动定律有            2分
解得         1分
由上式可知,轨道半径越小,周期越小。因此,卫星贴地飞行(r=R)的周期最小,
设为Tmin,则          2分
质量为m的物体在地球表面上所受重力近似等于万有引力,

因此有            1分
联立解得:            1分
考点:万有引力与航天

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