问题 计算题

(1)已知地球质量为M,引力常量为G,地球自转周期为T.求同步卫星离地心的距离.

(2)已知地球半径为R, 地球自转周期为T,贴近地球运行的卫星的周期为T0.求同步卫星离地心的距离.

(3)已知地球半径为R,地面附近引力场强度约等于地面附近重力加速度g,地球自转周期为T.求同步卫星离地心的距离.

答案

r=[GMT2/(4π2)]1/3  r=(T2/T02)1/3R  r=[gR2T2/(4π2)] 1/3

题目分析:

(1)设同步卫星离地心的距离为r. 地球对同步卫星的万有

引力F产生向心加速度a:

而                  F=GMm/r2  a=ω2r=4π2r/T2

所以           GMm/r2=4π2mr/T2

即               GMT2=4π2r3

于是                r=[GMT2/(4π2)]1/3            (4分)

(2)同步卫星的运行周期等于地球的自转周期T.设同步卫星离

地心的距离为r.由  GMm/r2=4π2mr/T2

可以得到           GMT2=4π2r3

类似地,贴近地球运行的卫星满足 GMT02=4π2R3

由以上两式可得   T2/T02=r3/R3 于是 r=(T2/T02)1/3R  (4分)

(3)同步卫星的运行周期等于地球自转的周期T.设同步卫星离

地球的距离为r.则 GMm/r2=4π2mr/T2 即            r=[GMT2/(4π2)]1/3  

又            g=F/m1=(GMm1/R2)/m1即            g=GM/R2

即 GM=gR2  可得r=[gR2T2/(4π2)] 1/3                (4分)

点评:万有引力充当向心力,然后结合牛顿第二定律列式求解

单项选择题
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