题目内容
宇航员在月球表面完成下面实验：如图所示，在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部最低点静止一质量为m的小球（可视为质点），当给小球一水平初速度v时，刚好能使小球在竖直面内做完整的圆周运动．已知圆弧轨道半径为r，月球半径为R，引力常量为G．若在月球表面上发射一颗环月卫星，则所需的最小发射速度为多大？分析：由最高点重力提供向心力，和实验中的机械能守恒，可以求得月球表面的重力加速度，再有最小发射速度对应重力充当向心力的表达式，可以解得最小发射速度．
解答：解：
对小球，在最高点：mg=
从最低点由机械能守恒定律得：
mv12=mg2r+
mv2
在月球表面mg=m
三式联立解得：
vmin=v
答：
最小发射速度为vmin=v
对小球，在最高点：mg=
| mv12 |
| r |
从最低点由机械能守恒定律得：
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
在月球表面mg=m
| vmin2 |
| R |
三式联立解得：
vmin=v
|
答：
最小发射速度为vmin=v
|
点评：重点：对小球圆周运动的实验解析，其中最高点重力充当向心力，又机械能守恒，故而可以得月球重力加速度．
练习册系列答案
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宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆形轨道内部的最低点，静止一质量为m的小球（可视为质点），如图所示，当给小球水平初速度v0时，刚好能使小球在竖直面内做完整的圆周运动．已知圆弧轨道半径为r，月球的半径为R．若在月球表面上发射一颗环月卫星，所需最小发射速度为多大？