宇航员在一行星上以速度v0竖直上抛一质量为m的物体,不计空气阻力,经t秒后落回手中,已知该星球半径为R

2025-05-10 20:08:31
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回答1:


(1)竖直上抛上下时间是相等的,故由物体的竖直上抛得:
v0=g

t
2

解得:
g=
2v0
t

若不落回地面,则物体的重力应全部用来充当向心力,由此得:
mg=m
v 2
R

解得:
v=
gR

=
2v0R
t

(2)要使物体沿竖直方向抛出而不落回星球表面,其速度应达到第二宇宙速度,设为v2,由题目提示知其在星球表面的引力势能为:G
Mm
R2
,由机械能守恒:
1
2
mv22?G
Mm
R2
=0

又由:
G
Mm
R2
=mg=
2mv0
t

解得:
GM=
2mv0R2
t

②带入①式解得:
v2=2
v0R
t

答:
(1)要使物体沿水平方向抛出而不落回星球表面,沿星球表面抛出的速度至少是
2v0R
t

(2)要使物体沿竖直方向抛出而不落回星球表面,沿星球表面抛出的速度至少是2
v0R
t