解题思路:由于小球恰好经过最高点,根据重力提供向心力,可求出在最高点的速度;小球在轨道内部运动过程中,只有重力做功,由动能定理列式可求出月球表面重力加速度g,根据重力提供向心力,可求出最小发射速度.
设月球表面重力加速度为g,月球质量为M.
球刚好完成圆周运动,则小球在最高点有mg=
mv2
r…①
从最低点至最高点由动能定理得-mg•2r=[1/2]mv2-[1/2]m
v20…②
由①②可得;g=
v20
5r
在月球表面发射卫星的最小速度为月球第一宇宙速度,重力提供向心力:m′g=m′
v2
R
解得:v=
gr=
v0
5r
5Rr
答:月球表面上发射一颗环月卫星最小发射速度是
v0
5r
5Rr.
点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.
考点点评: 本题涉及两个圆周运动,小球在光滑轨道内运动时,在最高点重力提供向心力;卫星在月球表面做圆周运动时,重力提供向心力.