Question

已知地球半徑為R，引力常量為G，地球表面的重力加速度為g。不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。
（1）推導(dǎo)第一宇宙速度v的表達(dá)式；   
（2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，飛行n圈，所用時(shí)間為t，求地球的平均密度。

Answer 1

（1）（2）

解析試題分析：（1）設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M，由于不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，當(dāng)衛(wèi)星在地球表面時(shí)受到的萬(wàn)有引力近似等于重力，即
在地球表面附近的運(yùn)行衛(wèi)星，其軌道半徑近似等于地球半徑，萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得：
以上兩式聯(lián)立解得：第一宇宙速度v的表達(dá)式為
（2）設(shè)衛(wèi)星圓軌道上運(yùn)行周期為T，由題意得
衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得
，解得地球的質(zhì)量為：
又地球體積，所以地球的平均密度。
考點(diǎn)：考查了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用