宇宙飞船在受到星球的引力作用时,宇宙飞船的引力势能大小的表达

宇宙飞船在受到星球的引力作用时,宇宙飞船的引力势能大小的表达式为,式中R为此星球球心到飞船的距离,M为星球的质量,m为宇宙飞船的质量,G为万有引力恒量。现有一质量m=104kg的宇宙飞船从地球表面飞到月球,则:

(1)写出宇宙飞船在地球表面时的引力势能表达式(不要计算出数值,地球质量为、月球质量为)。

(2)宇宙飞船在整个飞行过程中至少需做多少功?

已知月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的,地球半径=6.4×106m,月球半径=1.7×106m,月球到地球距离=3.8×108m(提示:)。

答案

(1)

(2)5.89×1011J


解析:

(1)宇宙飞船在地球表面时的引力势能: (2分)

(2)宇宙飞船在月球表面时的引力势能: (2分)

所以需做功:

W=Ep2Ep1=          (2分)

由于>>>>

W=                          ① (2分)

,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)

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