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(18分)2010年10月1日18時59分57秒,我國成功地發(fā)射了“嫦娥二號”探月衛(wèi)星。發(fā)射衛(wèi)星的火箭長征三號丙全長54.84m,起飛時總質量M0=345t(噸)。發(fā)射的初始階段,火箭豎直升空,儀器顯示衛(wèi)星對支持的平臺最大壓力達到衛(wèi)星重的5倍。五天后,衛(wèi)星經三次變軌后,進入圓形繞月工作軌道,繞月飛行周期118min。(地球表面的重力加速度g取10m/s2)。

(1)求發(fā)射的初始階段(假設火箭總質量不變),火箭受到的最大推力;

(2)“嫦娥二號”探月衛(wèi)星從遠月點8000多公里變軌到100公里過程應加速還是減速?

(3)已知月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的,衛(wèi)星做圓周運動的周期用T表示,月球半徑用R表示。 請導出衛(wèi)星圓軌道離月面高度的字母表達式。

 

【答案】

(1)(2)應減速。(3)

【解析】(1)設火箭發(fā)射初始階段的最大加速度為a,衛(wèi)星受到的最大支持力為N,衛(wèi)星質量為m0,根據牛頓第二定律  …………………(2分)

依題意和牛頓第三定律…………………………(2分)解得………………………………………………………………(1分)設發(fā)射初始階段火箭受到的最大推力為F,根據牛頓第二定律

  ………………………………………………………………(2分)解得………………………………………………………(1分)

(2)應減速!  (3分)

(3)設月球質量為M, 衛(wèi)星的質量為,距月面的高度為h,則衛(wèi)星受到月球的引力為衛(wèi)星提供向心力  ………………(3分)月面物體所受萬有引力近似等于重力,設物體質量為,則

……………………………………………………………………(2分) 解得:………………………………………………………(2分)

本題考查的是牛頓定律和萬有引力定律的應用問題,首先根據牛頓定律解出加速度進而解出所受推力;根據引力提供向心力計算出衛(wèi)星的軌道高度;

 

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

2010年10月1日,“嫦娥二號”衛(wèi)星發(fā)射成功.作為我國探月工程二期的技術先導星,“嫦娥二號”的主要任務是為“嫦娥三號”實現月面軟著陸開展部分關鍵技術試驗,并繼續(xù)進行月球科學探測和研究.如圖所示,“嫦娥二號”衛(wèi)星的工作軌道是100km環(huán)月圓軌道Ⅰ,為對“嫦娥三號”的預選著陸區(qū)--月球虹灣地區(qū)(圖中B點正下方)進行精細成像,“嫦娥二號”在A點將軌道變?yōu)闄E圓軌道Ⅱ,使其近月點在虹灣地區(qū)正上方B點,大約距月面15km.下列說法中正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?萬州區(qū)模擬)2010年10月1日“嫦娥二號”探月衛(wèi)星升空后,首先進入周期為T的近地圓軌道,然后在地面指令下經過一系列的變軌后最終被月球捕獲,經兩次制動后在近月軌道繞月球做勻速圓周運動.已知地球表面的重力加速度與月球表面的重力加速度之比為6:1,地球半徑與月球半徑之比為4:1.根據以上數據,“嫦娥二號”繞月球運動時的周期近似為( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網“嫦娥二號”探月衛(wèi)星于2010年10月1日18時59分在西昌衛(wèi)星中心發(fā)射升空,沿地月轉移軌道直奔月球,6日在距月球表面100km的近月點P處,第一次“剎車制動”后被月球捕獲,進入橢圓軌道I繞月飛行.這次減速只有一次機會,如果“剎車”力度不夠,衛(wèi)星會飛出月球的引力范圍,不被月球捕獲,從而不能環(huán)繞月球運動.如果剎車力度過大,衛(wèi)星就可能撞上月球,其后果同樣不堪設想.之后衛(wèi)星在P點又經過兩次“剎車制動”,最后在距月球表面100km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運動,其整個過程的運動軌跡如圖所示.下列說法中正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

①(供選學物理1-1的考生做)
2010年10月1日18點59分57秒我國發(fā)射了嫦娥二號探月衛(wèi)星,如圖所示,其中A為嫦娥二號衛(wèi)星,它繞月球O運行的軌道可近似看作圓.嫦娥二號衛(wèi)星運行的軌道半徑為r,月球的質量為M.已知萬有引力常量為G.求:
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(1)嫦娥二號衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心加速度大;
(2)嫦娥二號衛(wèi)星繞月運行的周期.
②(供選學物理3-1的考生做)
如圖所示,A 是地球的同步衛(wèi)星,其軌道位于赤道平面內,相對地面靜止,具有很高的應用價值. 已知地球半徑為R,地球自轉角速度為ω 0,地球表面的重 力加速度為g,萬有引力常量 為 G,O 為地 球的球 心. 求:
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(1)地球的近似質量;
(2)同步衛(wèi)星離地面的高度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

2010年10月1日18時59分57秒,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運載火箭將“嫦娥二號”衛(wèi)星成功送入太空.已知地球自轉周期 T0,月球半徑R,衛(wèi)星距離月球表面的高度h,月球表面的重力加速度g,萬有引力常量G.下列說法中正確的是( 。
A、月球的質量M=
gR2
G
B、衛(wèi)星的角速度與地球自轉的角速度之比為 
T0
gR2
R+h3
C、月球的密度ρ=
3Gg
4πR
D、衛(wèi)星繞月球運行的速率v=
gR+h

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