(3)嫦娥一号设计寿命为一年,执行任务后将不再返回地球,最终将拥抱月球,问嫦娥一号将以多大的动能撞击月球?(假设开始落向月球时的动能是在原工作轨道时的动能。理论证明,质量为m的物体由距月球无限远处无初速释放,它在月球引力的作用下运动至距月球中心为r处的过程中,月球引力对物体所做的功可表示为W=GMm/r)

(1)

(2)

(3)

57、(北京东城区2008年最后一卷)(20分)我国将于2008年发射围绕地球做圆周运动的“神州7号”载人飞船,宇航员将进行太空行走。

(1)若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g.“神州7号”载人飞船上的宇航员离开飞船后身上的速度计显示其对地心的速度为,宇航员及其设备的总质量为M,求该宇航员距离地球表面的高度

(2)该高度处的重力加速度为多少?

(3)已知宇航员及其设备的总质量为M,宇航员通过向后喷出氧气而获得反冲力,每秒钟喷出的氧气质量为m为了简化问题,设喷射时对气体做功的功率恒为P,在不长的时间内宇航员及其设备的质量变化很小,可以忽略不计.求喷气秒后宇航员获得的动能.

分析和解:

(1)设地球质量为M0,在地球表面,对于质量为m的物体有

 ………………………………①  (2分)

离开飞船后的宇航员绕地球做匀速圆周运动,有………② (2分)

联立解得,  r=   ……………………………………………………③(2分)

该宇航员距离地球表面的高度h=r-R=-R.  ……………………④(2分)

(2) 在距地心r高处,对于质量为m物体有

………………………………………………⑤(2分)

联立①③⑤式得………………………………………………(2分)

(3)因为喷射时对气体做功的功率恒为P,而单位时间内喷气质量为m,故在t

间内,据动能定理可求得喷出气体的速度为: ⑥  (2分)

另一方面探测器喷气过程中系统动量守恒,则: ………⑦(2分)

又宇航员获得的动能, ………………………………………⑧(2分)

联立解得: ………………………………(2分)

55、(北京海淀区2008年二模)(20分)如图所示为我国“嫦娥一号卫星”从发射到进入月球工作轨道的过程示意图。在发射过程中,经过一系列的加速和变轨,卫星沿绕地球“48小时轨道”在抵达近地点P时,主发动机启动,“嫦娥一号卫星”的速度在很短时间内由v1提高到v2,进入“地月转移轨道”,开始了从地球向月球的飞越。“嫦娥一号卫星”在“地月转移轨道”上经过114小时飞行到达近月点Q时,需要及时制动,使其成为月球卫星。之后,又在绕月球轨道上的近月点Q经过两次制动,最终进入绕月球的圆形工作轨道I。已知“嫦娥一号卫星”质量为m0,在绕月球的圆形工作轨道I上运动的周期为T,月球的半径r,月球的质量为m,万有引力恒量为G。  

(1)求卫星从“48小时轨道”的近地点P进入“地月转移轨道”过程中主发动机对“嫦娥一号卫星”做的功(不计地球引力做功和卫星质量变化);  

(2)求“嫦娥一号卫星”在绕月球圆形工作轨道І运动时距月球表面的高度; 

(3)理论证明,质量为m的物体由距月球无限远处无初速释放,它在月球引力的作用下运动至距月球中心为r处的过程中,月球引力对物体所做的功可表示为W=Gm­m/r。为使“嫦娥一号卫星”在近月点Q进行第一次制动后能成为月球的卫星,且与月球表面的距离不小于圆形工作轨道І的高度,最终进入圆形工作轨道,其第一次制动后的速度大小应满足什么条件?

(1)根据动能定理,主发动机在嫦娥一号卫星进入地月转移轨道过程中对卫星做的功……………………………………………………………6分

(2)设“嫦娥一号卫星”在圆轨道І上运动时距月球表面的高度为h,根据万有引力定律和向心力公式有

……………4分

  解得:……………………………………………4分

(3)设“嫦娥一号卫星”在近月点进行第一次制动后,在圆轨道І上运动的速度为u1,则

    ………………………………………………………1分

    解得:…………………………………………………………1分

    设“嫦娥一号卫星”在通过近月点脱离月球引力束缚飞离月球的速度为u2,根据机械能守恒定律

    =0…………………………………………………………1分

    解得:u2=………………………………………………………1分

    所以,“嫦娥一号卫星”在近月点进行第一次制动后的速度u应满足的条件是:

……………………………………………2分

 0  46944  46952  46958  46962  46968  46970  46974  46980  46982  46988  46994  46998  47000  47004  47010  47012  47018  47022  47024  47028  47030  47034  47036  47038  47039  47040  47042  47043  47044  47046  47048  47052  47054  47058  47060  47064  47070  47072  47078  47082  47084  47088  47094  47100  47102  47108  47112  47114  47120  47124  47130  47138  447090 

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