题目内容
中国自行研制,具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船,目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术,其发射过程简化如下:飞船在酒泉卫星发射中心发射,由长征运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上,A点距地面的高度为h1,飞船飞行五周后进行变轨,进入预定圆轨道,如图所示,设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,若已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,求:
⑴地球的平均密度是多少;
⑵飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小;
⑶椭圆轨道远地点B距地面的高度。
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【知识点】万有引力定律及其应用;人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;动能定理的应用.D5 E2
【答案解析】⑴ρ=
⑵aA=
⑶h2=
-R
解析:⑴根据质量、密度、体积间的关系可知,地球的质量为:M=
①
在地球表面附近时,万有引力与重力近似相等,有:mg=
②
由①②式联立解得:地球的平均密度ρ=![]()
⑵根据牛顿第二定律有:
=maA ③
由②③式联立解得,飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小为:aA=![]()
⑶飞船在预定圆轨道上飞行时由万有引力提供向心力,有:
=
④
由题意可知,飞船在预定圆轨道上运行的周期为:T=
⑤
由②④⑤式联立解得,椭圆轨道远地点B距地面的高度为:h2=
-R
【思路点拨】(1)设地球质量为M.飞船在A点:
,对地面上质量为m的物体有黄金公式,联立即可求解;
(2)根据万有引力提供向心力周期关系即可求解高度;
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