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.