神舟六号载人飞船在绕地球飞行5圈后变轨,轨道变为距地面高度为h的圆形轨道.已知地球半径为R,地面附近的重力加速度为g.求飞船在圆轨道上运行的速度和运行的周期.

问题描述:

神舟六号载人飞船在绕地球飞行5圈后变轨,轨道变为距地面高度为h的圆形轨道.已知地球半径为R,地面附近的重力加速度为g.求飞船在圆轨道上运行的速度和运行的周期.

设地球质量为M,飞船质量为m,圆轨道的半径为r
根据万有引力定律和牛顿第二定律   G

Mm
r2
=m
υ2
r

在地面附近 G
Mm
R2
=mg

 由已知条件知r=R+h
联立以上三式,求得υ=R
g
R+h

 由T=
2πr
υ

求得T=
R
(R+h)3
g

答:飞船在圆轨道上运行的速度为R
g
R+h
,运行的周期为
R
(R+h)3
g

答案解析:飞船在圆轨道上运行时,由地球的万有引力提供向心力.在地球表面,物体的重力等于万有引力,根据飞船在圆轨道和地球表面两种情况,由牛顿第二定律列式求解其速度和周期.
考试点:万有引力定律及其应用.

知识点:本题是卫星类型,根据万有引力等于向心力和万有引力等于重力,运用万有引力定律和牛顿第二定律进行求解.