质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.则:(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;(2)求地

◎ 题目

质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.则:
(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;
(2)求地球的质量M;
(3)求卫星的运行周期T.

◎ 答案

(1)设卫星的质量为m,地球的质量为M,根据万有引力定律有:
在地球表面附近:G
Mm
R2
=mg

恰能离开地球表面做圆周运动:G
Mm
R2
=m
v12
R

联立解得:v1=

gR

(2)在地球表面附近:G
Mm
R2
=mg

得地球质量:M=
R2g
G

(3)卫星在轨道上做圆周运动时,根据牛顿第二定律有:G
Mm
(R+h)2
=m
4π2
T2
(R+h)

解得:T=2π

(R+h)3
GM

答:(1)第一宇宙速度v1的表达式为v1=

gR

(2)地球的质量M为
R2g
G

(3)卫星的运行周期T为

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