Question

（10分）某同學是一位航天科技愛好者，當他從新聞中得知，中國航天科技集團公司將在2010年底為青少年發射第一顆科學實驗衛星——“希望一號”衛星（代號XW-1）時，他立刻從網上搜索有關“希望一號”衛星的信息，其中一份資料中給出該衛星運行周期10.9min。他根據所學知識計算出繞地衛星的周期不可能小于83min，從而斷定此數據有誤。

已知地球的半徑R=6.4×10⁶m，地球表面的重力加速度g=10m/s²。請你通過計算說明為什么發射一顆周期小于83min的繞地球運行的人造地球衛星是不可能的。

 

Answer 1

【答案】

證明如下

【解析】

試題分析：設地球質量為M，航天器質量為m，航天器繞地球運行的軌道半徑為r、周期為T，

根據萬有引力定律和牛頓運動定律有             2分

解得          1分

由上式可知，軌道半徑越小，周期越小。因此，衛星貼地飛行（r=R）的周期最小，

設為T_min，則           2分

質量為m的物體在地球表面上所受重力近似等于萬有引力，

即

因此有            1分

聯立解得：             1分

考點：萬有引力與航天