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(07年如东、启东联考)(12分)某球形天体的密度为ρ0,引力常量为G

(1)证明对环绕密度相同的球形天体表面运行的卫星,运动周期与天体的大小无关。(球的体积公式为,其中R为球半径)

(2)若球形天体的半径为R,自转的角速度为,表面周围空间充满厚度(小于同步卫星距天体表面的高度)、密度ρ=的均匀介质,试求同步卫星距天体表面的高。

解析:(1)设环绕其表面运行卫星的质量为m,运动周期为T,球形天体半径为R,天体质量为M,由牛顿第二定律有  (1分)

                                      ①                       (2分)

 

 而                                   ②                            (1分)

 

 由①②式解得 ,可见TR无关,为一常量。      (2分)

 

(2)设该天体的同步卫星距天体中心的距离为r,同步卫星的的质量为m0,则有

 

     ③                                               (2分)

 

 而     ④                                      (2分)

 

 由②③④式解得                           (1分)

 

 则该天体的同步卫星距表面的高度                      (1分)

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