Question

5．我國(guó)的“天鏈一號(hào)”衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，可為中低軌道衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)通訊，如圖為“天鏈一號(hào)”衛(wèi)星a、赤道平面內(nèi)的低軌道衛(wèi)星b、地球的位置關(guān)系示意圖，O為地心，地球相對(duì)衛(wèi)星a、b的張角分別為θ₁和θ₂（θ₂圖中未標(biāo)出），衛(wèi)星a的軌道半徑是b的4倍，己知衛(wèi)星a、b繞地球同向運(yùn)行，衛(wèi)星a的周期為T，在運(yùn)行過(guò)程中由于地球的遮擋，衛(wèi)星b會(huì)進(jìn)入衛(wèi)星a通訊的盲區(qū)，衛(wèi)星間的通訊信號(hào)視為沿直線傳播，信號(hào)傳輸時(shí)間可忽略．下列分析正確的是（　　）

• A． 衛(wèi)星a，b的速度之比2：1
• B． 衛(wèi)星b星的周期為$\frac{T}{8}$
• C． 衛(wèi)星b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時(shí)間為$\frac{{θ}_{1}+{θ}_{2}}{14π}$T
• D． 衛(wèi)星b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時(shí)間為$\frac{{θ}_{1}+{θ}_{2}}{16π}$T

Answer 1

分析 由萬(wàn)有引力提供向心力，列式求解衛(wèi)星a、b的速度之比以及衛(wèi)星b的周期．衛(wèi)星間的通訊信號(hào)視為沿直線傳播，由幾何關(guān)系得到衛(wèi)星b在盲區(qū)有兩個(gè)邊緣相對(duì)于地球的張角，再求解在盲區(qū)運(yùn)行的時(shí)間．

解答 解：A、設(shè)衛(wèi)星a、b的軌道半徑分別為r₁和r₂．地球半徑為R．根據(jù)$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{r}$得，v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$，衛(wèi)星a、b的速度之比為1：2．故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mr\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$得，T=$\sqrt{\frac{4{π}^{2}{r}^{3}}{GM}}$，因?yàn)?r₁=4r₂．則得衛(wèi)星b星的周期為$\frac{T}{8}$，故B正確．
C、如圖，A、B是衛(wèi)星盲區(qū)兩個(gè)邊緣位置，由幾何知識(shí)可得∠AOB=θ₁+θ₂，則（$\frac{2π}{\frac{t}{8}}-\frac{2π}{T}$）t=∠AOB=θ₁+θ₂，
解得，b每次在盲區(qū)運(yùn)行的時(shí)間為 t=$\frac{{θ}_{1}+{θ}_{2}}{14π}$T，故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題既要掌握衛(wèi)星問(wèn)題的基本思路：萬(wàn)有引力提供向心力，更重要的是畫出示意圖，運(yùn)用幾何知識(shí)解答．