结构推理 (1)证明在按规律变化的有心引力势场中具有相同角动量的圆形轨道的半径等于抛物线轨道近心点离力心距离的两倍; (2)证明在(1)问中的有心力场中具有相同的角动量的圆形轨道和抛物线轨道相交处的速率,后者是前者的倍.
【正确答案】证明(1)在按规律变化的有心引力势场中运动的轨道方程是圆锥曲线 圆形轨道: 抛物线轨道: 同一力场,相同,两种轨道(圆和抛物线)的角动量相同,则相同,由,可见p也相同。这就证明了圆形轨道的半径(等于p)是抛物线轨道近心点至力心的距离的两倍。 (2)在上述力场中,质点做圆轨道运动和做抛物线轨道运动,如角动量相等,即h相同,则p也相同,两种轨道相交处,r相同,故抛物线上该交点的矢径, 可见,该交点的极坐标为。 做圆轨道运动,各处的速率均为。 做抛物线轨道运动, 在交点, 在两个交点、,均有沿抛物线运动的速率是沿圆周运动的速率的倍。
【答案解析】