中国现已掌握神舟飞船与太空中目标飞行器的自动和手动对接技术,这就意味着宇航员可乘飞船对在轨航天器进行维护.宇航员现欲乘神舟飞船对在距月球表面高度为h圆轨道上运行的月

◎ 题目

中国现已掌握神舟飞船与太空中目标飞行器的自动和手动对接技术,这就意味着宇航员可乘飞船对在轨航天器进行维护.宇航员现欲乘神舟飞船对在距月球表面高度为h圆轨道上运行的月球卫星进行在轨维修.已知月球半径R,月球表面重力加速度为g,计算过程中可不计地球引力的影响,试根据你所学的知识解答下列问题:
(1)试求维护卫星时航天飞机的速度大小.计算结果用h、R、g表示.
(2)已知地球自转周期为T0,则该卫星每天可绕月球转几圈?计算结果用h、R、g、T0表示.

◎ 答案

(1)根据万有引力等于重力得,在月球上有:mg=
GMm
R2
…①
卫星绕月球做圆周运动,设速度为v,根据万有引力提供向心力有:G
Mm
(R+h)2
=m
v2
R+h
…②
联立①②两式得:v=

gR2
R+h

(2)设卫星的运行周期为T,根据G
Mm
(R+h)2
=m(R+h)
4π2
T2
得:
T=

(R+h)3
GM
=2π

(R+h)3
gR2

因为一天的时间为T0,绕一圈的时间为T,
则每天绕月球运转的圈数为:n=
T0
T
=
T0

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