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如图所示,横截面积为A、质量为m的柱状飞行器沿半径为R的圆形轨道在高空绕地球做无动力运行。将地球看作质量为M的均匀球体。万有引力常量为G。
(1)求飞行器在轨道半径为R的高空绕地球做圆周运动的周期;
(2)在飞行器运行轨道附近范围内有密度为ρ(恒量)的稀薄空气。稀薄空气可看成是由彼此没有相互作用的均匀小颗粒组成,所有小颗粒原来都静止。假设每个小颗粒与飞行器碰撞后具有与飞行器相同的速度,且碰撞时间很短。频繁碰撞会对飞行器产生持续阻力,飞行器的轨道高度会逐渐降低。观察发现飞行器绕地球运行很多圈之后,其轨道高度下降了ΔH。由于ΔH≪R,可将飞行器绕地球运动的每一圈运动均视为匀速圆周运动。已知当飞行器到地球球心距离为r时,飞行器与地球组成的系统具有的引力势能Ep=-
GM
m
r
。请根据上述条件推导:
①飞行器在半径为R轨道上运行时,所受空气阻力大小F的表达式;
②飞行器由半径为R的轨道下降ΔH的过程中,飞行器绕地球运动圈数n的表达式。

【答案】(1)人造卫星在轨道半径为r的高空绕地球做圆周运动的周期为2π
R
3
GM

(2)①卫星在半径为r轨道上运行时,所受空气阻力的大小为
ρ
AGM
R

②卫星由半径为r的轨道下降ΔH的过程中绕地球运动的圈数为
m
ΔH
4
πρ
A
R
-
ΔH
R
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:109引用:4难度:0.3
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    GM
    mh
    R
    R
    +
    h
    ,忽略月球的自转.求:
    (1)月球的第一宇宙速度;
    (2)从开始发射到对接完成,返回系统需要对“玉兔”做的功.

    发布:2025/1/11 8:0:2组卷:27引用:1难度:0.3
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    GM
    mh
    R
    R
    +
    h
    ,其中G为引力常量,M为月球质量.若忽略月球的自转,从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为(  )

    发布:2025/1/11 8:0:2组卷:92引用:1难度:0.9
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    M
    mh
    R
    R
    +
    h
    ,其中G为引力常量,M为月球质量,若忽略月球的自转,从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为(  )

    发布:2025/1/11 8:0:2组卷:141引用:4难度:0.9
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