Question

如圖所示，“神舟”十號宇宙飛船控制中心的大屏幕上出現的一幅衛星運行軌跡圖，它記錄了飛船在地球表面垂直投影的位置變化；圖中表示在一段時間內飛船繞地球圓周飛行四圈，依次飛經中國和太平洋地區的四次軌跡①、②、③、④，圖中分別標出了各地點的經緯度（如：在軌跡①通過赤道時的經度為西經157.5°，繞行一圈后軌跡②再次經過赤道時經度為180°……），若地球質量為M，地球半徑為R，萬有引力恒量為G 。請完成以下問題：

①飛船軌道平面與赤道平面的夾角為               ；
②飛船繞地球運行的周期（寫出分析原因及計算過程）
③飛船運行軌道距地球表面的高度（寫出計算過程）。

Answer 1

①  42.4°   ②  90min     ③

試題分析：①軌道平面與赤道平面的夾角為42.4°
②飛船每運行一周，地球自轉角度為180°－157.5°=22.5°，則神州飛船運行的周期：  
③由  得