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有人提出了一种不用火箭发射人造地球卫星的设想.其设想如下:沿地球的一条弦挖一通道,如图乙所示.在通道的两个出口处A和B,分别将质量为M的物体和质量为m的待发射卫星同时自由释放,只要M比m足够大,碰撞后...
题目内容:
有人提出了一种不用火箭发射人造地球卫星的设想.其设想如下:沿地球的一条弦挖一通道,如图乙所示.在通道的两个出口处A和B,分别将质量为M的物体和质量为m的待发射卫星同时自由释放,只要M比m足够大,碰撞后,质量为m的物体,即待发射的卫星就会从通道口B冲出通道.(已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R0)
(1)如图甲所示,一个质量为m的物体(可视为质点)在一个质量均匀分布的大球(半径为R,密度为ρ)的内部距球心r处,那么m与大球之间的万有引力就是F=,式中M′是以r为半径的球体的质量.试根据所给条件求出物体m所受到的万有引力多大?
(2)如图乙所示,是在地球上距地心h处沿一条弦挖了一条光滑的通道AB,从A点处静止释放一个质量为m的物体,物体下落到通道中点O′处的速度多大?
(3)如果在A处释放一个质量很大的物体M,在B处同时释放一个质量远小于M的物体,同时达到O′处发生弹性正碰(由于大物体质量很大,可以认为碰后速度不变),那么小物体返回从B飞出,为使飞出的速度达到地球的第一宇宙速度,h应为多大?
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