高一物理必修二中的宇宙航行主要包括以下内容:
1. 卫星的发射与变轨:卫星绕地球飞行,要克服地球引力,即发射卫星需要使卫星具有一定的初速度。当卫星进入轨道后,如果需要改变运行轨道,也需要增加或减小速度。
2. 卫星的回收:多级火箭的最后一级将卫星送入轨道,为了安全或回收卫星,需要设计制动火箭,使卫星受空气阻力减速并逐渐进入稠密大气层,此时卫星速度减小,高度降低,卫星太阳能电池板提供能量,制动火箭停止工作,卫星太阳能电池板吸收的太阳能足够多时,便开始反推减速,脱离稠密大气层,最终返回地面。
3. 宇宙速度:第一宇宙速度(环绕速度)与第二宇宙速度(脱离速度)、第三宇宙速度(逃逸速度)都是为了研究宇宙航行而引入的特定速度参考系。
此外,卫星在椭圆轨道上运行时,在近地点和远地点线速度、加速度大小如何变化等问题也是考察的重点。同时,需要注意同步卫星的特点和作用。
以上信息仅供参考,如果还有疑问,建议查阅高中物理教材。
题目:一艘宇宙飞船进入一个行星带,在行星带内,行星绕恒星做匀速圆周运动的轨道半径为R,周期为T。求飞船在该行星带内绕恒星做匀速圆周运动的周期。
【分析】
根据行星的周期和轨道半径可以求出行星的向心加速度,再根据飞船的向心加速度等于行星的向心加速度,可以求出飞船的周期。
【解答】
设行星的质量为$M$,飞船的质量为$m$,飞船在行星带内绕恒星做匀速圆周运动的轨道半径为$r$,则有:
$G\frac{Mm}{R^{2}} = M\frac{4\pi^{2}}{T^{2}}R$
行星的向心加速度为:$a = \frac{4\pi^{2}R}{T^{2}}$
飞船的向心加速度为:$a_{船} = \frac{v^{2}}{r}$
由于飞船的向心加速度等于行星的向心加速度,所以有:
$\frac{a_{船}}{a} = \frac{v^{2}}{R \cdot \frac{4\pi^{2}}{T^{2}}}$
解得飞船在该行星带内绕恒星做匀速圆周运动的周期为:$T_{船} = \sqrt{\frac{4\pi^{3}R^{3}}{GM}}$
答案:飞船在该行星带内绕恒星做匀速圆周运动的周期为$\sqrt{\frac{4\pi^{3}R^{3}}{GM}}$。