我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星,其轨道示意图如下图所示.卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制.第一次点火,抬高近地点,将近地点抬高到约600km,第二、三

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星,其轨道示意图如下图所示.卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制.第一次点火,抬高近地点,将近地点抬高到约600km,第二、三、四次点火,让卫星不断变轨加速,经过三次累积,卫星加速到11.0km/s的速度进入地月转移轨道向月球飞去.后6次点火的主要作用是修正飞行方向和被月球捕获时的紧急刹车,最终把卫星送入离月面200km高的工作轨道(可视为匀速圆周运动).已知地球质量是月球质量的81倍,R=1800km,R=6400km,卫星质量2350kg,地球表面重力加速度g取10m/s2. (涉及开方可估算,结果保留一位有效数字)求:

魔方格

(1)卫星在绕地球轨道运行时离地面600km时的加速度.
(2)卫星从离开地球轨道进入地月转移轨道最终稳定在离月球表面200km的工作轨道上外力对它做了多少功?(忽略地球自转及月球绕地球公转的影响)

◎ 答案

(1)卫星在离地600km处对卫星加速度为a,由牛顿第二定律
G
mM
(R+h1)2
=ma

又因为在地球表面有G
mM
R2
=mg

可得a=
R2
(R+h1)2
g
≈8m/s2
(2)卫星离月面200km速度为v,由牛顿第二定律得:
G
M月m
(r+h2)2
=m
v2
(r+h2)
得:v=

GM
r+h2

G
mM
R2
=mg

又因为地球质量M=81M
所以G=
gR2
81M

代入数据可得 v=

GM
r+h2
得:V2=2.53×106km2/s2
由动能定理,外力对卫星做功
W=
1
2
mv2-
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