Question

（2007?鹽城一模）中國“嫦娥一號”繞月探測衛(wèi)星完成三次近月制動后，成功進入周期T=127min、高度h=200km的近月圓軌道．
（1）已知月球半徑為R=1.72×10⁶ m，求衛(wèi)星在高度200km的圓軌道上運行的速度υ和軌道處的重力加速度g．
（2）“嫦娥一號”軌道的近月點到月球球心的距離r_近=193km，遠月點到月球球心的距離r_遠=194km．張明、王玉兩同學利用不同方法分別計算出衛(wèi)星經(jīng)過近月點時速度v_近、近月點到月球球心的距離r_近和經(jīng)過遠月點時速度υ_遠、遠月點到月球球心的距離r_遠的關系．
張明的方法：

mv 2 遠

r遠

=

GMm

r 2 遠

   

mv 2 近

r近

=

GMm

r 2 近

 由（1）、（2）得υ-υ=

GM

r遠r近

（r-r）=g（r-r）
王玉的方法：

1

2

mυ-

1

2

mυ=mg（r-r） 得υ-υ=2g（r-r）
請分別對這兩個同學的計算方法作一評價，并估算從遠月點到近月點衛(wèi)星動能的增量．（衛(wèi)星質量為1650kg，結果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）“嫦娥一號”繞月做勻速圓周運動，由公式υ=

2π(R+h)

T

求速度v．由重力提供向心力，由牛頓第二定律列式求出g；
（2）衛(wèi)星繞月球做橢圓運動時，在遠月點和近月點做的不是勻速圓周運動，不能由萬有引力等于向心力求速度．可根據(jù)動能定理求動能的增量．

解答：解：（1）“嫦娥一號”衛(wèi)星繞月做勻速圓周運動，則運行速度 υ=

2π(R+h)

T

 ①
代入得 υ=

2×3.14×1.92×106

127×60

=1.6×10³（m/s） ②
由mg=m

v2

R+h

得：g=

υ2

R+h

=

(1.6×103)2

1.92×106

=1.3 （m/s²）            ③
（2）張明的思路方法錯誤，因為衛(wèi)星繞月球做橢圓運動時，在遠月點和近月點做的不是勻速圓周運動，不能由萬有引力等于向心力求速度．
王玉的方法正確，但所列方程式是錯誤的．④
由動能定理得
△E_k=mg（r_遠-r_近）=1650×1.3×（1.94-1.93）×10⁵=2.1×10⁶（J）       ⑤
答：
（1）衛(wèi)星在高度200km的圓軌道上運行的速度υ是1.6×10³m/s，軌道處的重力加速度g是1.3m/s²．
（2）張明的思路方法錯誤，因為衛(wèi)星繞月球做橢圓運動時，在遠月點和近月點做的不是勻速圓周運動，不能由萬有引力等于向心力求速度．王玉的方法正確，但所列方程式是錯誤的．從遠月點到近月點衛(wèi)星動能的增量為為2.1×10⁶J．

點評：本題是衛(wèi)星問題，建立物理模型，抓住萬有引力充當向心力是關鍵．