Question

12．利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲�步衛(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（　　）

• A． 1h
• B． 4h
• C． 8h
• D． 16h

Answer 1

分析 明確同步衛(wèi)星的性質(zhì)，知道其轉(zhuǎn)動(dòng)周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期，從而明確地球自轉(zhuǎn)周期減小時(shí)，地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期減小，當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡半徑最小時(shí)，周期最小．由三顆同步衛(wèi)星需要使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊可求得最小半徑，再結(jié)合開(kāi)普勒第三定律可求周期．

解答 解：設(shè)地球的半徑為R，則地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r=6.6R
已知地球的自轉(zhuǎn)周期T=24h，
地球同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期一致，若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，則同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期變�。�
由$\frac{GMm}{{R}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}R}{{T}^{2}}$公式可知，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小，則運(yùn)動(dòng)周期越�。�
由于需要三顆衛(wèi)星使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊，所以由幾何關(guān)系可知三顆同步衛(wèi)星的連線構(gòu)成等邊三角形并且三邊與地球相切，如圖．
由幾何關(guān)系可知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r′=2R．
由開(kāi)普勒第三定律$\frac{{r}^{3}}{{T}^{2}}=k$得：T′=T$\sqrt{\frac{r{′}^{3}}{{r}^{3}}}$=24$\sqrt{\frac{（2R）^{3}}{（6.6R）^{3}}}$≈4h
故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查開(kāi)普勒第三定律以及同步衛(wèi)星的性質(zhì)，要注意明確題目中隱含的信息的判斷是本題解題的關(guān)鍵．