“嫦娥奔月”的过程可以简化为:“嫦娥一号”升空后,绕地球沿椭圆轨道运动,远地点A距地面高为h1,在远地点时的速度为v,然后经过变轨被月球捕获,再经多次变轨,最终在距离月球

◎ 题目

“嫦娥奔月”的过程可以简化为:“嫦娥一号”升空后,绕地球沿椭圆轨道运动,远地点A距地面高为h1,在远地点时的速度为v,然后经过变轨被月球捕获,再经多次变轨,最终在距离月球表面高为h2的轨道上绕月球做匀速圆周运动.
(1)已知地球半径为R1、表面的重力加速度为g0,求“嫦娥一号”在远地点A处的万有引力产生的加速度a的大小;
(2)已知月球的质量为M、半径为R2,引力常量为G,求“嫦娥一号”绕月球运动的周期T.

◎ 答案

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(1)由牛顿第二定律得:
对嫦娥一号卫星:ma=G
Mm
r2
=G
Mm
(R1+h1)2

在地球表面的物体mg0=G
Mm
R12

解得:a=
R21
g0
(R1+h1)2

(2)月球的万有引力提供向心力,
由牛顿第二定律得:G
Mm
(R2+h2)2
=m(
T
)2
(R2+h2),
解得,嫦娥一号绕月运动的周期T=2π

(R2+h2)3
GM

答:(1)“嫦娥一号”在远地点A处的万有引力产生的加速度为
R21
g0
(R1+h1)2

(2)“嫦娥一号”绕月球运动的周期2π

(R2+h2)3
GM
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