18.航天技術的發(fā)展是當今各國綜合國力的直接體現(xiàn),近年來,我國的航天技術取得了讓世界矚目的成績,也引領科技愛好者思索航天技術的發(fā)展,有人就提出了一種不用火箭發(fā)射人造地球衛(wèi)星的設想。其設想如下:如圖所示,在地球上距地心h處沿一條弦挖一光滑通道,在通道的兩個出口處A和B分別將質(zhì)量為M的物體和質(zhì)量為m的待發(fā)射衛(wèi)星同時自由釋放,M?m,在中點O'彈性正撞后,質(zhì)量為m的物體,即待發(fā)射的衛(wèi)星就會從通道口B沖出通道,設置一個裝置,衛(wèi)星從B沖出就把速度變?yōu)檠氐厍蚯芯€方向,但不改變速度大小,這樣就有可能成功發(fā)射衛(wèi)星。已知地球可視為質(zhì)量分布均勻的球體,且質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零,地球半徑為R
0,表面的重力加速度為g。
(1)求地球的第一宇宙速度;
(2)求在地球內(nèi)部距球心h處的重力加速度大小;
(3)試證明:若單獨釋放物體,則物體將以O'為平衡位置做簡諧運動;
(4)求衛(wèi)星成功發(fā)射時,h的最大值。