物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距质量为M0的引力源中心为r0时,其万有引力势能EP=-GM

物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距质量为M0的引力源中心为r0时,其万有引力势能EP=-GM

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物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为m0的质点距质量为M0的引力源中心为r0时,其万有引力势能EP=-
GM0m0
r0
(式中G为引力常数).一颗质量为m的人造地球卫星以半径为r1圆形轨道环绕地球飞行,已知地球的质量为M,要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r2,则卫星上的发动机所消耗的最小能量为(  )
A.E=GMm(
1
r1
-
1
r2
B.E=
GMm
2
(
1
r1
-
1
r2
)
C.E=
GMm
3
(
1
r1
-
1
r2
)
D.E=
2GMm
3
(
1
r2
-
1
r1
)
答案
根据万有引力提供向心力由:G
Mm
r12
=m
v12
r1
,解得EK1=
1
2
mv12=
GMm
2r1

G
Mm
r22
=m
v22
r2
,解得EK2=
1
2
mv22=
GMm
2r2

则动能的减小量为EK=
GMm
2r1
-
GMm
2r2

引力势能的增加量EP=-
GMm
r2
-(-
GMm
r1
)=
GMm
r1
-
GMm
r2

根据能量守恒定律,发动机消耗的最小能量E=△EP-△EK=
GMm
2
(
1
r1
-
1
r2
)
.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
举一反三
已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,地球同步卫星质量为m,引力常量为G.有关同步卫星,下列表述正确的是(  )
A.卫星距离地面的高度为


GMT2
4π2
B.卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C.卫星运行时受到的向心力大小为G
Mm
R2
D.卫星运行的向心加速度大于地球表面的重力加速度
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2007年我国计划发射环月无人宇宙飞船--“嫦娥一号”.已知月球半径为R,若“嫦娥一号”到达距月球表面高为R处时,地面控制中心将其速度调整为v时恰能绕月匀速飞行;当其下降到月球表面附近匀速绕行时,地面控制中心应将飞船速度调整为(  )
A.
v
2
B.


2
2
v
C.


2
v
D.2v
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2008年9月25日我国成功发射了“神舟七号”载人飞船,随后航天员圆满完成了太空出舱任务并释放了“伴飞”小卫星.若小卫星和飞船在同一圆轨道上,相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行.下列说法正确的是(  )
A.由飞船的轨道半径、周期和引力常量可以算出飞船质量
B.航天员踏在飞船表面进行太空漫步时,对表面的压力等于航天员的重力
C.小卫星和飞船的加速度不相同
D.飞船只需向后喷出气体,就可以在短时间内和小卫星对接
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2011年11月9日,中国首颗火星探测器“萤火一号”由俄罗斯“天顶-2SB”运载火箭在哈萨克斯坦拜科努尔发射场发射升空.之后星箭正常分离,将探测器送入第一级预定轨道.随后不久,俄罗斯联邦航天署宣布,“萤火一号”火星探测器出现意外,没有按计划实现变轨,未能如约奔赴火星,目前仍处于近地轨道.“萤火一号”原计划在近火点800千米、远火点80000千米的火星大椭圆轨道上,履行火星探测使命.由以上信息做出的下列推断中正确的是(  )
A.“萤火一号”在近地轨道上的运行速率在11.2 km/s至16.7 km/s之间
B.“萤火一号”在近地轨道上的运行速率在7.9 km/s至11.2 km/s之间
C.“萤火一号”若要在目标轨道的近火点变为绕火星的圆轨道,需要减速
D.“萤火一号”在目标轨道远火点时的动能大于在近火点时的动能
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“科学真是迷人.”如果我们能测出月球表面的加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T,就能根据万有引力定律“称量”月球的质量了.已知引力常数G,用M表示月球的质量.关于月球质量,下列说法正确的是(  )
A.M=
gR2
G
B.M=
GR2
g
C.M=
4π2R3
GT2
D.M=
T2R3
4π2G
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