题目内容

如图所示的是“神舟九号”“与天宫一号”轨道交会形式的一种,轨道1为“神舟九号”的椭圆轨道,轨道2为“天宫一号”的圆轨道,两轨道同平面且在P点相切,对接前二者同向绕行.已知地球半径为R0,“天宫一号”的轨道半径为R,“神舟九号”椭圆轨道的近地点离地面的高度为h,地球表面的重力加速度为g.
(1)求“天宫一号”的运行周期T2与“神舟九号”的运行周期T1之比
(2)为了保证“神舟九号“飞船与”天宫一号“恰好在P点相遇,飞船在轨道近地点时与地心的连线跟此时“天宫一号”与地心连线成的夹角φ为多大?
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(1)根据几何关系可知,神舟九号飞船轨道半长轴r=
R+R0+h
2
,根据开普勒第三定律有:
R3
T22
=k=
r3
T21

所以有:
T2
T1
=
R3
r3
=
8R3
(R+R0+h)3

(2)由题意知神舟九号运行
T1
2
,在这段时间内,天宫一号转过的角度为θ=
T1
2
?
2π
T2
,则飞船在近地点时与地心连线跟此时天宫一号与地心连线所夹的角φ=π-θ代入数据得:
φ=π-
T1
2
?
2π
T2
=π(1-
(R+R0+h)3
8R3
)

答:(1)“天宫一号”的运行周期T2与“神舟九号”的运行周期T1之比为:
T2
T1
=
8R3
(R+R0+h)3

(2)为了保证“神舟九号“飞船与”天宫一号“恰好在P点相遇,飞船在轨道近地点时与地心的连线跟此时“天宫一号”与地心连线成的夹角φ为:
8R3
(R+R0+h)3
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