题目内容

一组太空人乘太空穿梭机,去修理位于离地球表面高为h的圆形轨道上的哈勃太空望远望镜H,机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭,而望远镜则在穿梭机前方数公里处,如图所示,设G为引力常量,而M为地球质量,R为地球半径.

(1)在穿梭机内,一质量为70kg的太空人的视重是多少?

(2)计算轨道上的重力加速度的值及计算穿梭机在轨道上的速率和周期.

(3)穿梭机需首先进入半径较小的轨道,才有较大的角速度追上前面的望远镜,请判断穿梭机在进入较低轨道时应增大还是减小其原有速率,并解释你的答案.

答案:略
解析:

(1)0;(2),;(3)增大原有速率

(1)在穿梭机内,太空人处于完全失重状态,任何质量的太空人的视重均为零.

(2)设穿梭机轨道处的重力加速度为,其运行速率为v,运行周期为T,则根据有:

得:.

又由

得

则.

(3)由得:,由此式可以推知r越小,v越大,则穿梭机在进入较低轨道时应增大其原有速率,又由可知,v增大,r减小,则一定增大,从而赶上哈勃太空望远镜H.


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