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人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)，既具有動(dòng)能又具有引力勢(shì)能（引力勢(shì)能實(shí)際上是衛(wèi)星與地球共有的，簡略地說此勢(shì)能是人造衛(wèi)星所具有的）.設(shè)地球的質(zhì)量為M，以衛(wèi)星離地還需無限遠(yuǎn)處時(shí)的引力勢(shì)能為零，則質(zhì)量為m的人造衛(wèi)星在距離地心為r處時(shí)的引力勢(shì)能為E_P=-GMm/r（G為萬有引力常量）. 當(dāng)物體在地球表面的速度等于或大于某一速度時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度.用R表示地球的半徑，M表示地球的質(zhì)量，G表示萬有引力常量.試寫出第二宇宙速度的表達(dá)式.

（18分）人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)，既具有動(dòng)能又具有引力勢(shì)能（引力勢(shì)能實(shí)際上是衛(wèi)星與地球共有的，簡略地說此勢(shì)能是人造衛(wèi)星所具有的）。設(shè)地球的質(zhì)量為M，以衛(wèi)星離地還需無限遠(yuǎn)處時(shí)的引力勢(shì)能為零，則質(zhì)量為m的人造衛(wèi)星在距離地心為r處時(shí)的引力勢(shì)能為（G為萬有引力常量）。（1）試證明：在大氣層外任一軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所具有的機(jī)械能的絕對(duì)值恰好等于其動(dòng)能。

（2）當(dāng)物體在地球表面的速度等于或大于某一速度時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度，用v₂表示。用R表示地球的半徑，M表示地球的質(zhì)量，G表示萬有引力常量.試寫出第二宇宙速度的表達(dá)式。

(3）設(shè)第一宇宙速度為v₁，證明：。

（20分）人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)(設(shè)為勻速圓周運(yùn)動(dòng))時(shí)，既具有動(dòng)能又具有引力勢(shì)能(引力勢(shì)能實(shí)際上是衛(wèi)星與地球共有的，簡略地說此勢(shì)能是人造衛(wèi)星所具有的)。設(shè)地球的質(zhì)量為，以衛(wèi)星離地還需無限遠(yuǎn)處時(shí)的引力勢(shì)能為零，則質(zhì)量為的人造衛(wèi)星在距離地心為處時(shí)的引力勢(shì)能為 (G為萬有引力常量)。

（1）試證明：在大氣層外任一軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所具有的機(jī)械能的絕對(duì)值恰好等于其動(dòng)能。

（2）當(dāng)物體在地球表面的速度等于或大于某一速度時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造行星，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度，用表示。用表示地球的半徑，表示地球的質(zhì)量，表示萬有引力常量。試寫出第二宇宙速度的表達(dá)式。

（3）設(shè)第一宇宙速度為，證明：。