问题 问答题

我国执行首次载人航天飞行的神州五号飞船于2003年10月15日在中国酒泉卫星发射中心发射升空.飞船由长征-2F运载火箭先送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道,在B点实施变轨后,再进入预定圆轨道,如图所示.已知飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,近地点A距地面高度为L1,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,求:

(1)飞船在近地点A的加速度aA为多大?

(2)远地点B距地面的高度L2为多少?

答案

(1)设地球质量为M,飞船的质量为m,在A点受到的地球引力为

                   F=G

mM
(R+L1)2

地球表面的重力加速度

                  g=G

M
R2

又由牛顿第二定律

                  F=ma

联立以上三式得    

                   aA=

F
m
=
GM
(R+L1)2
=
R2g
(R+L1)2

飞船在近地点A的加速度aA

R2g
(R+L1)2

(2)飞船在预定圆轨道飞行的周期

                   T=

t
n

由牛顿运动定律得

                   G

Mm
(R+L2)2
=m(
T
)
2
(R+L2)    

联立解得     

                    L2= 3

gR2t2
4π2n2
-R  

远地点B距地面的高度L2 3

gR2t2
4π2n2
-R.

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