宇宙飞船在受到星球的引力作用时,宇宙飞船的引力势能大小的表达式为Ep=-GMmR,式中R为此星球球心到飞船的距离,M为星球的质量,m为宇宙飞船的质量,G为万有引力恒量.现有一质量m=104kg的宇宙飞
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时间:2024-08-17 09:25:40
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宇宙飞船在受到星球的引力作用时,宇宙飞船的引力势能大小的表达式为Ep=-GMmR,式中R为此星球球心到飞船的距离,M为星球的质量,m为宇宙飞船的质量,G为万有引力恒量.现有一质量m
【专家解说】:试题答案:(1)宇宙飞船在地球表面时的引力势能:
Ep1=-GM地mR 地-GM月mR地月-R 地
(2)宇宙飞船在月球表面时的引力势能:
Ep2=-GM月mR 月-GM地mR地月-R 月
所以需做功:
W=Ep2-Ep1=Gm(-M月R 月-M地R地月-R 月+M地R 地+M月R地月-R 地)
由于R地月>>R地,R地月>>R月
W=Gm(-M月R 月+M地R 地+M地-M月R地月 ) ①
由GM地mR2地=mg,②
同理可得GM月=16gR2月 ③
代入上式,得:
W=m(-16gR 月+gR 地-gR2地R 地月+gR2月6R 地月)
=5.89×1011J
答:(1)写出宇宙飞船在地球表面时的引力势能表达式是Ep1=-GM地mR 地-GM月mR地月-R 地.
(2)宇宙飞船在整个飞行过程中至少需做5.89×1011J 功.
Ep1=-GM地mR 地-GM月mR地月-R 地
(2)宇宙飞船在月球表面时的引力势能:
Ep2=-GM月mR 月-GM地mR地月-R 月
所以需做功:
W=Ep2-Ep1=Gm(-M月R 月-M地R地月-R 月+M地R 地+M月R地月-R 地)
由于R地月>>R地,R地月>>R月
W=Gm(-M月R 月+M地R 地+M地-M月R地月 ) ①
由GM地mR2地=mg,②
同理可得GM月=16gR2月 ③
代入上式,得:
W=m(-16gR 月+gR 地-gR2地R 地月+gR2月6R 地月)
=5.89×1011J
答:(1)写出宇宙飞船在地球表面时的引力势能表达式是Ep1=-GM地mR 地-GM月mR地月-R 地.
(2)宇宙飞船在整个飞行过程中至少需做5.89×1011J 功.
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