开普勒在1609-1619年发表了著名的开普勒行星三定律,其中第三定律的内容:所有行星在椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周

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  • 解题思路:(1)要制动就必须向运动的反方向喷射质子流

    (2)由万有引力提供向心力的周期表达式,可以得到周期

    (3)由题可知椭圆轨道的半个周期即为制动后的着陆时间,由开普勒定律可得椭圆轨道的周期,进而联合第2问得到的周期,解得结果

    (1)制动就是要喷射与运动方向相反的物质,故喷出的质子流应与运动方向相反

    (2)由地面万有引力等于重力:mg=

    GMm

    R2得GM=gR2

    由万有引力充当向心力:[GMm

    r2=mr

    4π2

    T2

    得:T=

    4π2r3/GM=

    4π2r3

    gR2=

    2πr

    R

    r

    g]①

    (3)设椭圆轨道的周期为T′,

    由开普勒三定律得:

    r3

    T2=

    (

    R+r

    2)2

    T′2

    可得:T′=

    R+r

    2r

    R+r

    2rT②

    将(2)式中的①带入上式可得:

    T′=

    π(R+r)

    R

    R+r

    2g

    飞船到达地面的时间为椭圆周期的一半:t=

    T′

    2=

    π(R+r)

    2R

    R+r

    2g

    答:

    (1)制动发动机是采用喷射加速后的质子流来制动,那么发动机应向运动反方向喷质子流

    (2)飞船在圆轨道运行的周期T=

    2πr

    R

    r

    g

    (3)制动之后,飞船经过多长时间到达地面的主着陆场t=

    π(R+r)

    2R

    R+r

    2g.

    点评:

    本题考点: 万有引力定律及其应用;开普勒定律.

    考点点评: 本题重点是在着陆时间的确定上,由题目的描述,可知应是椭圆轨道的半个周期,而要注意关于椭圆我们能用的公式只有开普勒定律.