一颗人造地球卫星在绕地球做匀速圆周运动,卫星距地面的高度是地球半径的15倍,即h=15R,试计算此卫星的线速度大小.已知地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=10m/s2.

问题描述:

一颗人造地球卫星在绕地球做匀速圆周运动,卫星距地面的高度是地球半径的15倍,即h=15R,试计算此卫星的线速度大小.已知地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=10m/s2

设地球质量为M,人造卫星质量为m,地面处一个物体质量为m′
对卫星,万有引力提供向心力:G

Mm
(R+h)2
=m
v2
R+h

对地面物体,重力等于万有引力:G
Mm′
R2
=m′g

联立二式解得:v=
gR2
R+h
=2×103m/s.
答:此卫星的线速度大小为2×103m/s.
答案解析:人造卫星的向心力由万有引力提供,写出与向心力有关的线速度和周期的公式,再写出黄金代换公式,即可求得结果.
考试点:万有引力定律及其应用;向心力.

知识点:万有引力定律常用方程有(1)星球表面的重力和万有引力相等;(2)环绕天体受到的万有引力提供向心力.这是解决这类问题常用的方程,要注意环绕天体运动半径的表述.