问题
问答题
“伽利略”木星探测器,从1989年10月进入太空起,历经6年,行程37亿千米,终于到达木星周围.此后在t秒内绕木星运行N圈后,对木星及其卫星进行考察,最后坠入木星大气层烧毁.设这N圈都是绕木星在同一个圆周上运行,其运行速率为V,探测器上的照相机正对木星拍摄到整个木星时的视角为θ(如图所示),设木星为一球体.
求:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径;
(2)若人类能在木星表面着陆,至少以多大的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面.

答案
(1)由v=
得,r=2πr T
.vT 2π
由题意得,T=
.t N
可知r=
.vt 2πN
(2)探测器在圆形轨道上运行时,G
=mMm r2 v2 r
从木星表面水平抛出,恰好不再落回木星表面时,有:G
=mMm′ R2 v02 R
由两式得,v0=
v.r R
由题意得,R=rsin
.θ 2
则v0=
.v sin θ 2
答:(1)木星探测器在上述圆形轨道上运行时的轨道半径r=
.vt 2πN
(2)至少以则v0=
.的速度将物体从其表面水平抛出,才不至于使物体再落回木星表面.v sin θ 2