
利用物理模型对问题进行分析,是重要的科学思维方法。
(1)已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,求地球的第一宇宙速度v。
(2)开普勒第三定律指出:所有行星轨道的半长轴a的三次方跟它的公转周期T的二次方的比都相等,即,比值k是一个对所有行星都相同的常量。
已知月球绕地球做圆周运动的半径为、周期为
;探月卫星绕月球做圆周运动的半径为
、周期为
。小明认为,若不计周围其他天体的影响,根据开普勒第三定律可以得到
。请通过推导分析小明的观点是否正确。
(3)物体间由于存在万有引力而具有的势能称为引力势能。若取物体距离地心无穷远处引力势能为零,质量为m的物体距离地心为r时的引力势能,式中M为地球的质量,G为引力常量。
材料:空间站在距离地心约6770km的轨道绕地球飞行。如果没有外力干扰,它会稳定地绕地球运动。然而空间站的轨道属于近地轨道,那里存在稀薄的大气,受微弱大气阻力的影响,空间站的高度会缓慢下降。由于阻力很小,空间站下降的高度远小于其轨道半径,例如我国空间站受大气阻力的影响1年下降的高度约为30km。
已知万有引力常量为G,地球的质量为M,空间站的质量为m,空间站最初运行的轨道半径为,由于阻力的影响,经过一段时间t后的轨道半径减小为
。求:
a.时间t内空间站损失的机械能;
b.空间站受到的微弱阻力f的大小。
【答案】(1);(2)见解析;(3)a.
,b.
【知识点】引力势能及其应用、第一宇宙速度的意义及推导、天体运动中机械能的变化
该题有详细解析可以查阅
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