已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;(2

已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.(1)推导第一宇宙速度v1的表达式;(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期.(3)地球半径为R,质量为M,引力常量为G,若考虑地球自转,自转周期为T,求质量为m的人站在赤道上受到的支持力.
2026年09月24日 05:53
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(1)设卫星的质量为m,地球的质量为M,根据万有引力定律,
物体在地球表面附近满足

GMm
R2
=mg,
第一宇宙速度是指卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,
卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力,即
GMm
R2
=m
V2
R
,
联立解得:V=
gR
.
(2)根据卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力得:
GMm
r2
=m
4π2
T2
r,r=R+h
联立解得:T=2π
(R+h)3
gR2

(3)质量为m的人站在赤道上受到重力和支持力,处于平衡状态,
质量为m的人站在赤道上受到的万有引力F=
GMm
R2
,
若考虑地球自转,自转周期为T,质量为m的人站在赤道上需要的向心力F向=
4π2R
T2
,
所以F=
GMm
R2
=mg+F向,
质量为m的人站在赤道上受到的支持力FN=mg=
GMm
R2
-
4π2R
T2
,
答:(1)第一宇宙速度v1的表达式是
gR
;
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,卫星的运行周期是2π
(R+h)3
gR2
.
(3)质量为m的人站在赤道上受到的支持力是
GMm
R2
-
4π2R
T2
.