“神州”六号飞船发射成功后,进入圆形轨道稳定运行,运转一周的时间为T,地球的半径为R,表面重力加速度为g,万有引力常量为G,试求:(1)地球的密度;(2)“神州”六号飞船轨道距离地面的高度.
问题描述:
“神州”六号飞船发射成功后,进入圆形轨道稳定运行,运转一周的时间为T,地球的半径为R,表面重力加速度为g,万有引力常量为G,试求:
(1)地球的密度;
(2)“神州”六号飞船轨道距离地面的高度.
答
(1)由地球表面万有引力等于重力:
mg=
GMm R2
解得:
M=
gR2
G
地球密度为:
ρ=
=M V
=
gR2
G
4πR3
3
3g 4πGR
(2)对神州六号,由万有引力提供向心力:
G
=m(R+h)Mm (R+h)2
4π2
T2
又:mg=
GMm R2
联立解得:
h=
−R
3
gR2T2
4π2
答:
(1)地球的密度ρ=
.3g 4πGR
(2)“神州”六号飞船轨道距离地面的高度h=
−R.
3
gR2T2
4π2
答案解析:(1)由地面万有引力等于重力可得地球质量,再由密度表达式可得密度.
(2)由万有引力提供向心力的周期表达式,联合万有引力等于重力,可解得神州六号的离地高度.
考试点:人造卫星的加速度、周期和轨道的关系;万有引力定律及其应用.
知识点:本题重点是训练万有引力提供向心力的各种表达形式,在做题时,应依据给定的已知量,选择性的应用公式.