(12分)目前,我国正在实施“嫦娥奔月”计划.如图所示,登月飞船以速度v0绕月球做圆周运动,已知飞船质量为m=1.2×104kg,离月球表面的高度为h=100km,飞船在A点突然向前做短时

◎ 题目

(12分)目前,我国正在实施“嫦娥奔月”计划.如图所示,登月飞船以速度v0绕月球做圆周运动,已知飞船质量为m=1.2×104kg,离月球表面的高度为h=100km,飞船在A点突然向前做短时间喷气,喷气的相对速度为u=1.0×104m/s,喷气后飞船在A点的速度减为vA,于是飞船将沿新的椭圆轨道运行,最终飞船能在图中的B点着陆(AB连线通过月球中心,即AB两点分别是椭圆的远月点和近月点),试问:
(1)飞船绕月球做圆周运动的速度v0是多大?
(2)由开普勒第二定律可知,飞船在AB两处的面积速度相等,即rAvA=rBvB,为使飞船能在B点着陆,A点的速度vA是多大?已知月球的半径为R=1700km,月球表面的重力加速度为g=1.7m/s2(选无限远处为零势能点,物体的重力势能大小为Ep=).

◎ 答案

(1)v0=1652m/s
(2)vA=1628m/s

◎ 解析

(1)当飞船以v0绕月球做半径为rA=R+h的圆周运动时,由牛顿第二定律得,


式中M表示月球的质量,R为月球的半径,为月球表面的重力加速度,
所以代入数据得,v0=1652m/s
(2)根据开普勒第二定律,飞船在A、B两处的面积速度相等,所以有rAvA=rBvB
即(R+hvA=RvB ①
由机械能守恒定律得, ②
由①②式并代入数据得,vA=1628m/s

◎ 知识点

    专家分析,试题“(12分)目前,我国正在实施“嫦娥奔月”计划.如图所示,登月飞船以速度v0绕月球做圆周运动,已知飞船质量为m=1.2×104kg,离月球表面的高度为h=100km,飞船在A点突然向前做短时…”主要考查了你对  【万有引力定律的其他应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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