题目内容
设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示。为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度。求该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量,才能返回轨道舱?已知:返回过程中需克服火星引力做功
,返回舱与人的总质量为m,火星表面重力加速度为g,火星半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r;不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响。
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物体m在火星表面附近
得
①
设轨道舱的质量为m0,速度大小为v。则
②
联立①、②解得返回舱与轨道舱对接时,具有动能为
③
返回舱返回过程克服引力做功
④
返回舱返回时至少需要能量 E=EK+W ⑤
将③④代入⑤解得 ![]()
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