
(23-24高一下·北京海淀·期中)建立物理模型是解决实际问题的重要方法。如图所示,圆和椭圆是分析卫星运动时常用的模型。已知,地球质量为M,半径为R,万有引力常量为G。
(1)忽略地球自转,求地球表面附近的重力加速度g。
(2)卫星在近地轨道Ⅰ上围绕地球的运动,可视作匀速圆周运动,轨道半径近似等于地球半径。求卫星在近地轨道Ⅰ上的运行速度大小v。
(3)在P点进行变轨操作,可使卫星由近地轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ。卫星沿椭圆轨道运动的情况较为复杂,研究时我们可以把椭圆分割为许多很短的小段,卫星在每小段的运动都可以看作是圆周运动的一部分(如图所示)。这样,在分析卫星经过椭圆上某位置的运动时,就可以按其等效的圆周运动来分析和处理。卫星在椭圆轨道Ⅱ的近地点的速度为
,在远地点
的速度为
,远地点
到地心的距离为
。根据开普勒第二定律(对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等)可知
,请你根据万有引力定律和牛顿运动定律推导这一结论。(提示:椭圆在对称点
两点的圆半径一样)
【答案】(1);(2)
;(3)见解析
该题有详细解析可以查阅
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