新华社北京10月24日电,24日18时29分,星箭成功分离之后,嫦娥一号卫星进入半径为205公里的圆轨道上绕地球做圆周运动,卫星在这个轨道上“奔跑”一圈半后,于25日下午进行第一次变轨,变轨后,卫星轨道半径将抬高到离地球约600公里的地方.已知地球半径为R,表面重力加速度为g,质量为m的嫦娥一号卫星在地球上空的万有引力势能为Ep=,(以无穷远处引力势能为零),r表示物体到地心的距离.
(1)质量为m的嫦娥一号卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,求此时卫星距地球地面高度h1;
(2)要使嫦娥一号卫星上升,从离地高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周运动,卫星发动机至少要做多少功?
(1)设地球质量为M,万有引力恒量为G,卫星距地面高度为h1时速度为v,
对卫星有G=m,对地面上物体有mg=G,
解以上两式得h1=-R.
(2)卫星在距地面高度h1的轨道做匀速圆周运动有G=m,得v2=
∴此时卫星的动能Ek1=mv2==,万有引力势能Ep1=-,
卫星在距地面高度h1时的总机械能E1=Ek1+Ep1=-=-.
同理,卫星在距地面高度(h1+h)时的总机械能E2=-.
由功能关系,卫星发动机至少要做功 W=E2-E1=.
答:(1)质量为m的嫦娥一号卫星以速率v在某一圆轨道上绕地球做圆周运动,则此时卫星距地球地面高度h1为-R.
(2)要使嫦娥一号卫星上升,从离地高度h1再增加h的轨道上做匀速圆周运动,则卫星发动机至少要做功为.