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(2008?韶关二模)在地球表面附近发射卫星,当卫星的速度超过某一速度时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,这个速度叫做第二宇宙速度.规定物体在无限远处万有引力势能EP=0,则物体的万有引力势能可表示为Ep=-
GMmr
,r为物体离地心的距离.设地球半径为r0,地球表面重力加速度为g0,忽略空气阻力的影响,试根据所学的知识,推导第二宇宙速度的表达式(用r0、g0表示).
分析:卫星发射后机械能守恒,机械能等于动能加势能,根据机械能守恒条件讨论即可.
解答:解:卫星从发射后到脱离地球引力的过程中机械能守恒.设卫星以v0的速度从地面附近发射后恰能脱离地球的引力,则其在地面附近时的能量为:E0=
1
2
mv02+(-
GMm
r0
)
由题意知 E0=0              
即   
1
2
mv02+(-
GMm
r0
)=0

又因为在地球表面时,物体的重力等于万有引力,有:
G
Mm
r02
=mg0

解得第二宇宙速度v0满足:v0=
2g0r0
点评:抓住卫星万有引力势能的表达式,根据卫星发射后机械能守恒处理是关键.
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