题目内容
在地球表面附近发射卫星,当卫星的速度超过某一速度时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,这个速度叫做第二宇宙速度.规定物体在无限远处万有引力势能EP=0,则物体的万有引力势能可表示为EP=-GMm/r,r为物体离地心的距离.设地球半径为r0,地球表面重力加速度为g0,忽略空气阻力的影响,试根据所学的知识,推导第二宇宙速度的表达式(用r0、 g0表示)
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解析:
卫星从发射后到脱离地球引力的过程中机械能守恒.设卫星以v0的速度从地面附近发射后恰能脱离地球的引力,则其在地面附近时的能量为:
①
由题意的无穷远处能量为零则再由能量守恒定律知E0 =0 ②
即
又因为在地球表面时,物体的重力等于万有引力,有:
③
解得第二宇宙速度v0满足:
④
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