Question

（2008?韶關(guān)二模）在地球表面附近發(fā)射衛(wèi)星，當(dāng)衛(wèi)星的速度超過(guò)某一速度時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度．規(guī)定物體在無(wú)限遠(yuǎn)處萬(wàn)有引力勢(shì)能E_P=0，則物體的萬(wàn)有引力勢(shì)能可表示為Ep=-

GMm

r

，r為物體離地心的距離．設(shè)地球半徑為r₀，地球表面重力加速度為g₀，忽略空氣阻力的影響，試根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，推導(dǎo)第二宇宙速度的表達(dá)式（用r₀、g₀表示）．

Answer 1

分析：衛(wèi)星發(fā)射后機(jī)械能守恒，機(jī)械能等于動(dòng)能加勢(shì)能，根據(jù)機(jī)械能守恒條件討論即可．

解答：解：衛(wèi)星從發(fā)射后到脫離地球引力的過(guò)程中機(jī)械能守恒．設(shè)衛(wèi)星以v₀的速度從地面附近發(fā)射后恰能脫離地球的引力，則其在地面附近時(shí)的能量為：E0=

1

2

mv02+(-

GMm

r0

)由題意知 E₀=0 　　　　　　　　　　　　　
即   

1

2

mv02+(-

GMm

r0

)=0
又因?yàn)樵诘厍虮砻鏁r(shí)，物體的重力等于萬(wàn)有引力，有：
G

Mm

r02

=mg0
解得第二宇宙速度v₀滿足：v0=

2g0r0

點(diǎn)評(píng)：抓住衛(wèi)星萬(wàn)有引力勢(shì)能的表達(dá)式，根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射后機(jī)械能守恒處理是關(guān)鍵．