2011年11月1日5时58分07秒,中国“长征二号F”遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞,将“神舟八号”飞船发射升空.根据轨道计算结果,“神舟八号”飞船于6时7分5

◎ 题目

2011年11月1日5时58分07秒,中国“长征二号F”遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞,将“神舟八号”飞船发射升空.根据轨道计算结果,“神舟八号”飞船于6时7分53秒进入近地点约200千米,远地点329千米,轨道倾角为42度,周期5379秒的初始轨道,随后在地面测控通信系统的导引下,神舟八号飞船经五次变轨,从初始轨道转移到330千米的近圆轨道.现假设长征二号运载火箭托举着神舟八号飞船送入近地点为A、远地点为B的初始椭圆轨道上,A点距地面的高度为h1,如图所示.以后变轨到近园轨道上运行,若飞船在近圆轨道上飞行n圈所用时间为t.已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R.飞船的质量为m0.求:
(1)飞船在A点的加速度大小a.
(2)飞船在远地点B距地面的高度h2
(3)假设飞船在初始椭圆轨道A点的速度为VA,变轨后进入近园轨道运行,这个过程合外力对飞船做的功.

◎ 答案

(1)设地球质量为M.
飞船在A点:G
Mm0
(R+h)2
=m0a

对地面上质量为m的物体:G
Mm
R2
=mg

解得:a=
R2
(R+h1)2
g

(2)飞船在近圆轨道上飞行的周期:T=
t
n

近圆轨道半径为r=h2+R,
则有:G
Mm
r2
=m
4π2
T2
r

解出:h2=
3
gR2t2
2n2

-R

(3)设飞船在近圆轨道上运动的速度为VB
G
Mm0
(R+h2)2
=
m0VB2
R+h2

由动能定理可得:外力对飞船做的功W:
W=
1
2
m0VB2-
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