问题
计算题
在某个半径为R=2×106m的行星表面,对于一个质量m0=1kg的砝码,用弹簧称量,其重力大小G0=8N。则:
(1)证明:GM=g0R2(其中,M为该行星的质量,g0为该行星表面的重力加速度。)
(2)求该行星的第一宇宙速度。
(3)若一卫星绕该行星做匀速圆周运动,且测得该卫星绕行N圈所用时间为t,则该卫星离行星表面的高度是多少?(最终结果用R、G0、m0、N、t等字母表述,不必用具体数字代算。)
答案
(1)见解析(2)(3)
(11分)
(1)设一质量m0的物体静止的放置于该行星表面上,行星的引力提供其重力,即:
……………………………………………………2分
(2)由万有引力定律和向心力公式得:
…………………………………………………2分
又………………………………………1分
……………………………………2分
(3)设该卫星距行星表面高度为h,由题意得:
…………………………………………………………1分
……………………………………2分
联立各式得……………………………………1分