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题目:
【高三物理】一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,已知卫星的质量为m,离地高度为h,运行速率为v,运行周期为T,地球质量为M,万有引力恒量为G。求:
(1)卫星受到的向心力的大小;
(2)卫星的动能;
(3)卫星的加速度大小;
(4)卫星在轨道上运行时,由于摩擦阻力作用,其运行速度将逐渐减小,当卫星运行到某位置时,其动能恰好为零,求卫星此时离地面的高度。
答案:
(1)根据万有引力提供向心力,有
$F = \frac{GMm}{(R + h)^{2}}$
(2)卫星的动能
$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{GMm}{2(R + h)}$
(3)卫星的加速度大小
$a = \frac{v^{2}}{R + h}$
(4)设卫星此时离地面的高度为r,根据能量守恒定律有
$E_{k} = \frac{1}{2}mv^{2} = \frac{GMm}{r}$
又根据万有引力提供向心力有
$G\frac{Mm}{(R + r)^{2}} = m\frac{v^{2}}{r}$
联立解得r = \sqrt[3]{(\frac{T^{2}v^{3}}{GM})^{2} - h - R}
注意:以上解答仅供参考,具体题目中的数据可能需要根据实际情况进行适当的调整。