Question

17．物體在萬有引力場中具有的勢能叫做引力勢能．若取兩物體相距無窮遠(yuǎn)時(shí)的引力勢能為零，一個(gè)質(zhì)量為m₀的質(zhì)點(diǎn)到質(zhì)量為M₀的引力源中心的距離為r₀時(shí)，其萬有引力勢能E_p=-$\frac{{{GM}_{0}m}_{0}}{{r}_{0}}$（式中G為引力常數(shù)）．一顆質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星以半徑為r₁的圓形軌道環(huán)繞地球勻速飛行，已知地球的質(zhì)量為M，要使此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑增大為r₂，則衛(wèi)星上的發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的最小能量為（假設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量始終不變，不計(jì)空氣阻力及其它星體的影響）（　　）

• A． E=$\frac{GMm}{2}$（$\frac{1}{{r}_{1}}$-$\frac{1}{{r}_{2}}$）
• B． E=GMm（$\frac{1}{{r}_{1}}$-$\frac{1}{{r}_{2}}$）
• C． E=$\frac{GMm}{3}$（$\frac{1}{{r}_{1}}$-$\frac{1}{{r}_{2}}$）
• D． E=$\frac{2GMm}{3}$（$\frac{1}{{r}_{1}}$-$\frac{1}{{r}_{2}}$）我

Answer 1

分析 求出衛(wèi)星在半徑為r₁圓形軌道和半徑為r₂的圓形軌道上的動(dòng)能，從而得知?jiǎng)幽艿臏p小量，通過引力勢能公式求出勢能的增加量，根據(jù)能量守恒求出發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的最小能量．

解答 解：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，由牛頓第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能：E_K=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{GMm}{2r}$，
由能量守恒定律可知，衛(wèi)星軌道發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電機(jī)消耗的最小能量：E=△E_K+△E_P=E_K2-E_K1+E_P2-E_P1=$\frac{GMm}{2}$（$\frac{1}{{r}_{1}}$-$\frac{1}{{r}_{2}}$）；
故選：A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求發(fā)電機(jī)消耗的能量，本題是一道信息給予題，認(rèn)真審題，從題目獲取所需信息是正確解題的前提，解決本題的關(guān)鍵得出衛(wèi)星動(dòng)能和勢能的變化量，從而根據(jù)能量守恒進(jìn)行求解．