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高中 | 研究天体运动规律题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第六章 万有引力与航天
6.4 万有引力理论的成就
研究天体运动规律
轨道舱与返回舱的组合体,绕质量为$M$的行星做半径为$r$的圆周运动,轨道舱与返回舱的质量比为$5 : 1$。如图所示,轨道舱在$P$点沿运动方向向前弹射返回舱,分开瞬间返回舱相对行星的速度大小为$2\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$,$G$为引力常量,此时轨道舱相对行星的速度大小为$(\qquad)$
$\\dfrac{2}{5}\\sqrt{\\dfrac{GM}{r}}$
","$\\dfrac{3}{5}\\sqrt{\\dfrac{GM}{r}}$
","$\\dfrac{4}{5}\\sqrt{\\dfrac{GM}{r}}$
","$\\sqrt{\\dfrac{GM}{r}}$
"]轨道舱与返回舱的质量比为$5 : 1$,设返回舱的质量为$m$,则轨道舱的质量为$5m$,总质量为$6m$;
根据题意组合体绕行星做圆周运动,根据万有引力定律有$G\dfrac{M \cdot 6m}{r^{2}}=6m\dfrac{v^{2}}{r}$
可得做圆周运动的线速度为$v=\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$
弹射返回舱的过程中组合体动量守恒,有$6mv=5mv_{1}+mv_{2}$
由题意$v_{2}=2\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$
带入解得$v_{1}=\dfrac{4}{5}\sqrt{\dfrac{GM}{r}}$。
故选:$\rm C$。
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