题目内容

8.“嫦娥一号”的成功发射,为实现中华民族几千年的本月梦想迈出了重要的一步,如图所示,“嫦娥一号”先进入绕月飞行的椭圆轨道,然后在椭圆轨道近月点A变轨进入绕月飞行圆轨道;已知“嫦娥一号”绕月飞行的椭圆轨道远月点B距月球表面高度为H;又已知“嫦娥一号”绕月圆轨道飞行时,距月球表面的高度为h,飞行周期为T,月球的半径为R,万有引力常量为G;再然后,假设宇航长在飞船上,操控飞船在月球表面附近竖直平面内俯冲,在最低点附近作半径为r的圆周运动,宇航员质量是m,飞船经过最低点时的速度是v,求:
(1)月球的质量M是多大?
(2)“嫦娥一号”经绕月飞行的椭圆轨道远月点B时的加速度多大?“嫦娥一号”经绕月飞行的椭圆轨道近月点A时欲变轨进入如图圆轨道,应该向前还是向后喷气?
(3)操控飞船在月球表面附近竖直平面内俯冲经过最低点,座位对宇航员的作用力F是多大?

分析 (1)嫦娥一号卫星绕月球做圆周运动,万有引力提供向心力,由牛顿第二定律与万有引力公式求出月球的质量.
(2)应用万有引力公式与牛顿第二定律分析答题.
(3)应用万有引力公式与牛顿第二定律求出座椅对宇航员的作用力.

解答 解:(1)万有引力提供向心力,由牛顿第二定律得:
G$\frac{Mm}{(R+h)^{2}}$=m$(\frac{2π}{T})^{2}$(R+h),解得,月球质量:M=$\frac{4{π}^{2}(R+h)^{3}}{G{T}^{2}}$;
(2)由牛顿第二定律得:G$\frac{Mm}{(R+H)^{2}}$=ma,解得:a=$\frac{4{π}^{2}(R+h)^{3}}{(R+H)^{2}{T}^{2}}$,
“嫦娥一号”经绕月飞行的椭圆轨道近月点A时欲变轨进入圆轨道,
轨道半径变小,飞船要做近心运动,飞船需要加速,飞船应向后喷气;
(3)对宇航员,由牛顿第二定律得:F-G$\frac{Mm}{{R}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,
解得,作用力:F=$\frac{{4π}^{2}m(R+h)^{3}}{{R}^{2}{T}^{2}}$+$\frac{m{v}^{2}}{r}$;
答:(1)月球的质量M是$\frac{4{π}^{2}(R+h)^{3}}{G{T}^{2}}$;
(2)“嫦娥一号”经绕月飞行的椭圆轨道远月点B时的加速度为$\frac{4{π}^{2}(R+h)^{3}}{(R+H)^{2}{T}^{2}}$,飞船应该向后喷气;
(3)操控飞船在月球表面附近竖直平面内俯冲经过最低点,座位对宇航员的作用力F是:$\frac{{4π}^{2}m(R+h)^{3}}{{R}^{2}{T}^{2}}$+$\frac{m{v}^{2}}{r}$.

点评 本题考查了万有引力定律的应用,知道万有引力提供向心力是正确解题的关键,应用万有引力公式、牛顿第二定律可以解题,本题是常规题.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网