“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道.已知飞船的质量为m,地球半径为R,地面处的重力加速度为g.则飞船在上述圆轨道上

问题描述:

“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道.已知飞船的质量为m,地球半径为R,地面处的重力加速度为g.则飞船在上述圆轨道上运行的动能Ek(  )
A. 等于

1
2
mg(R+h)
B. 小于
1
2
mg(R+h)
C. 大于
1
2
mg(R+h)
D. 等于
1
2
mgh

研究飞船绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式G

Mm
(R+h)2
=
mv2
R+h

解得v=
GM
R+h

忽略地球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式G
Mm
R2
=mg

解得GM=gR2
由①②解得:飞船在上述圆轨道上运行的动能Ek=
1
2
mv2=
mgR2
2(R+h)
mg(R+h)2
2(R+h)
,即飞船在上述圆轨道上运行的动能Ek小于
1
2
mg(R+h)
,故B正确.
故选B.