Question

（15分）宇宙飛船在受到星球的引力作用時(shí)，宇宙飛船的引力勢(shì)能大小的表達(dá)式為，式中R為此星球球心到飛船的距離，M為星球的質(zhì)量，m為宇宙飛船的質(zhì)量，G為萬(wàn)有引力恒量。現(xiàn)有一質(zhì)量m=10⁴kg的宇宙飛船從地球表面飛到月球，則：

（1）寫出宇宙飛船在地球表面時(shí)的引力勢(shì)能表達(dá)式（不要計(jì)算出數(shù)值，地球質(zhì)量為、月球質(zhì)量為）。

（2）宇宙飛船在整個(gè)飛行過程中至少需做多少功？

已知月球表面重力加速度為地球表面重力加速度的，地球半徑=6.4×10⁶m，月球半徑=1.7×10⁶m，月球到地球距離=3.8×10⁸m（提示：，）。

 

Answer 1

（1）

（2）5.89×10¹¹J

解析:（1）宇宙飛船在地球表面時(shí)的引力勢(shì)能： （2分）

（2）宇宙飛船在月球表面時(shí)的引力勢(shì)能： （2分）

所以需做功：

W=E_p2－E_p1=         （2分）

由于>>，>>，

W=                         ① （2分）

由，可得                          ② （2分）

同理可得                                     ③ （2分）

代入上式，得：

W=m（－+－+）                      （1分）

=10⁴×9.8×（－×1.7×10⁶+6.4×10⁶－+） （1分）

=5.89×10¹¹J                                              （1分）