题目内容
(10分)2008年9月28日17时12分,推进舱和返回舱成功分离,17时36分,神舟七号返回舱顺利着陆,神舟七号载人航天任务胜利完成.设“神州”七号飞船环绕地球做圆周运动,并在此圆轨道上绕行n圈,飞行时间为t。已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g。
(1)导出飞船在上述圆轨道上运行时离地面高度h的公式(用t、n、R、g表示)
(2)飞船在着陆前先进行变轨,如图所示,在预定地点A处启动飞船上的推进器,为了使飞船从圆轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ(如图所示),推进器是向前喷气还是向后喷气?若瞬时喷出的气体质量为,喷气后飞船的速度变为,喷气的速度应为多大?(涉及动量问题时,喷出气体的质量相对飞 船质量可忽略不计)
解析:设地球质量为M,飞船质量为m,引力常量为G,在圆轨道上运行周期为T,由万有引力定律和牛顿第二定律得
由题意得
飞船在地面上时
由以上各式得,离地面的高度
(2)推进器应向前喷气,使飞船减速。
飞船在圆轨道上的运行速度
设喷气的速度为v,由动量守恒定律得
由以上各式得
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