高 考 程 度 題 目
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答 案

        根據報導,間諜衛星「匙孔」的太空軌道距離地面三百六十公里,已知在地球表面的加速度g = 10ms-2及地球的半徑 = 6.4 x 106m

(a)        試計算該衛星在軌道上的速度(speed)。

(b)      衛星的重量為 13600kg,使用火箭把該衛星從地面送上軌道最少須要多少能量?

(c)   燃燒每千克的汽油可產生 5x107Jkg-1的能量,而火箭推動器的效率(efficiency)約為 45%。從這些資料,試解釋為什麼火箭並非使用汽油作為燃料。

(d)   試計算該衛星的週期(Period of the satellite),這衛星是否一個同步衛星(Geostationary satellite)?

(e)   一位學生指出「美國應在阿富汗上空放置一個同步衛星,這便可以24小時不停地偵察,不需要用五十枚衛星對阿富汗行偵察任務」,他的說法是否正確呢?為什麼呢?

(f)   另一位學生指出「當衛星在軌道上運行時,衛星內的物件處於失重狀態(Weightlessness)」,他的說法是否正確呢?試劃出物件受力的圖並加以說明。

(g)   據了解,該衛星在軌道上正常運行的壽命只有兩至三年,若由於空氣的阻力,衛星的總能量(Total mechanical energy)減少,試述衛星的位能(Potential energy)、動能(Kinetic energy)及速度(speed)有何變化。