问题 问答题

(10分)某飞船升空后,进入近地点距地心为r1,远地点距地心为r2的椭圆轨道正常运行,然后飞船推进舱发动机点火,飞船开始变轨,即飞船在远地点时,将质量为的燃气以一定的速度向后方喷出后,飞船改做半径为r2的圆周运动。设距地球无穷远处为引力势能零点,则距地心为r、质量为的物体的引力势能表达式为。已知地球质量,万有引力常量G,地球表面处重力加速度为g,飞船总质量为,飞船沿椭圆轨道正常运行时远地点、近地点两处的速率与距地心的距离乘积相等。求:

(1)地球半径;

(2)飞船在远地点的速度大小v2 

(3)飞船在远地点时,应将的气体相对于地球多大的速度向后方喷出才能进入半径为r2的圆轨道。

答案

(1)(2)(3)

(1)地面附近                   ...................(1分)

R="    "               ……………………… (1分)

(2)由开普勒第二定律得      v1 r1= v2 r2 ……………………… (1分)                                       

飞船在椭圆轨道上运行,机械能守恒

   ……………………(1分)   

则联立得    ………………(1分)          (3)设飞船在圆轨道上运行的速度为v3,则

.................(1分)

     ……………………………(1分)                                                         

由动量守恒定律得  mv2=(m-Δm)v3 -Δmv0          ..................(1分)                                          

                 ………………………(1分)                           

得             …………(1分)

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