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如圖所示,橫截面積為A、質量為m的柱狀飛行器沿半徑為R的圓形軌道在高空繞地球做無動力運行。將地球看作質量為M的均勻球體。萬有引力常量為G。
(1)求飛行器在軌道半徑為R的高空繞地球做圓周運動的周期;
(2)在飛行器運行軌道附近范圍內有密度為ρ(恒量)的稀薄空氣。稀薄空氣可看成是由彼此沒有相互作用的均勻小顆粒組成,所有小顆粒原來都靜止。假設每個小顆粒與飛行器碰撞后具有與飛行器相同的速度,且碰撞時間很短。頻繁碰撞會對飛行器產生持續(xù)阻力,飛行器的軌道高度會逐漸降低。觀察發(fā)現(xiàn)飛行器繞地球運行很多圈之后,其軌道高度下降了ΔH。由于ΔH?R,可將飛行器繞地球運動的每一圈運動均視為勻速圓周運動。已知當飛行器到地球球心距離為r時,飛行器與地球組成的系統(tǒng)具有的引力勢能Ep=-
GM
m
r
。請根據上述條件推導:
①飛行器在半徑為R軌道上運行時,所受空氣阻力大小F的表達式;
②飛行器由半徑為R的軌道下降ΔH的過程中,飛行器繞地球運動圈數(shù)n的表達式。

【答案】(1)人造衛(wèi)星在軌道半徑為r的高空繞地球做圓周運動的周期為2π
R
3
GM

(2)①衛(wèi)星在半徑為r軌道上運行時,所受空氣阻力的大小為
ρ
AGM
R
;
②衛(wèi)星由半徑為r的軌道下降ΔH的過程中繞地球運動的圈數(shù)為
m
ΔH
4
πρ
A
R
-
ΔH
R
。
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:115引用:4難度:0.3
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    GM
    mh
    R
    R
    +
    h
    ,其中G為引力常量,M為月球質量.若忽略月球的自轉,從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為(  )

    發(fā)布:2025/1/11 8:0:2組卷:94引用:1難度:0.9
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    GM
    mh
    R
    R
    +
    h
    ,忽略月球的自轉.求:
    (1)月球的第一宇宙速度;
    (2)從開始發(fā)射到對接完成,返回系統(tǒng)需要對“玉兔”做的功.

    發(fā)布:2025/1/11 8:0:2組卷:27引用:1難度:0.3
  • 3.2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設想:如圖,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。設“玉兔”質量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g.以月面為零勢能面?!坝裢谩痹趆高度的引力勢能可表示為EP=G
    M
    mh
    R
    R
    +
    h
    ,其中G為引力常量,M為月球質量,若忽略月球的自轉,從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為( ?。?/h2>

    發(fā)布:2025/1/11 8:0:2組卷:146引用:4難度:0.9
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