“伽利略”木星探测器,从1989年10月进入太空起,历经6年,行程37亿千米,终于到达木星周围.此后在t秒内绕木星运行N圈后,对木星及其卫星进行考察,最后坠入木星大气层烧毁.设

◎ 题目

“伽利略”木星探测器,从1989年10月进入太空起,历经6年,行程37亿千米,终于到达木星周围.此后在t秒内绕木星运行N圈后,对木星及其卫星进行考察,最后坠入木星大气层烧毁.设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行,其运行速率为V,探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ(如图所示),设木星为一球体.   
求:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径;
(2)若人类能在木星表面着陆,至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面.
魔方格

◎ 答案

(1)由v=
2πr
T
得,r=
vT

由题意得,T=
t
N

可知r=
vt
2πN

(2)探测器在圆形轨道上运行时,G
Mm
r2
=m
v2
r

从木星表面水平抛出,恰好不再落回木星表面时,有:G
Mm′
R2
=m
v02
R

由两式得,v0=

r
R
v

由题意得,R=rsin
θ
2

v0=
v

sin
θ
2

答:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径r=
vt
2πN

(2)至少以则v0=
v

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