所謂地球同步衛(wèi)星.是指相對于地面靜止不動的衛(wèi)星. 知識點一人造衛(wèi)星的軌道 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時靠地球?qū)λ娜f有引力充當向心力.地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力指向地心.因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合.而這樣的軌道有多種.其中比較特殊的有: (1)赤道軌道:與赤道共面, (2)極地軌道:通過兩極點上空, 當然也應存在著與赤道平面成某一角度的圓軌道.只要圓周的圓心在地心.就可能為衛(wèi)星繞地球運行的圓軌道. [應用1]發(fā)射地球同步衛(wèi)星時.先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1.然后經(jīng)點火.使其沿橢圓軌道2運行.最后再次點火.將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1.2相切于Q點.軌道2.3相切于P點.如圖20所示.則在衛(wèi)星分別在1.2.3軌道上正常運行時.以下說法正確的是( ) A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度 D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度 導示:由G=mv2/r得v=.因為r3>r1.所以v3<v1,由G=mω2r得ω=.因為r3>r1.所以ω3<ω1. 衛(wèi)星在軌道l上經(jīng)Q點時的加速度為地球引力產(chǎn)生的加速度.而在軌道2上經(jīng)過Q點時.也只有地球引力產(chǎn)生加速度.故應相等.同理.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度. 故正確答案為BD. 在分析衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點和Q點時的加速度不能用a=v2/r來討論.因為它不是勻速圓周運動. 知識點二同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星特點有“五定 .即定周期(運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同.T=24h).定軌道平面(所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面在赤道平面內(nèi)),定高度(離地高度36000km.約5.6R地),定速度(運轉(zhuǎn)速度為3.1×103m/s),定點(每顆同步衛(wèi)星都定點在世界衛(wèi)星組織規(guī)定位置上). [應用2]地球同步衛(wèi)星離地心距離為r.運行速率為v1.加速度為a1.地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2.第一宇宙速度為v2.地球的半徑為R.則 A．v1 / v2=r / R B．a(chǎn)1 / a2=r / R C．a(chǎn)1 / a2=2 D．v1 / v2=-1/2 導示: 同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體均做勻速圓周運動.對同步衛(wèi)星來說是萬有引力提供向心力.即有G=ma1,而對地球赤道上的物體來說.物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力只是萬有引力的一個極小的分力.另一個分力是重力.即有G=ma2+mg.故不能用G=ma2來分析兩者向心加速度的關(guān)系.注意到兩者圓周運動的角速度相同.由a=ω2rr有a1 / a2=r / R． 同步衛(wèi)星與在地面附近繞地球運行的衛(wèi)星.都是萬有引力提供向心力.可由公式G=mv2/r得v=.則v1 / v2= 故選項B.D正確. 該類題求解的時候特別要注意:研究對象是地面上隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體.還是繞地球轉(zhuǎn)動的人造衛(wèi)星.兩類問題的處理方法不一樣.如果涉及兩者關(guān)系時.常需要用到同步衛(wèi)星作為橋梁來建立聯(lián)系. 類型一衛(wèi)星中的超失重問題 衛(wèi)星發(fā)射時.在加速上升的過程中.以及衛(wèi)星從外空間進入大氣層向下降落的減速運動過程中都具有向上的加速度.這時發(fā)生超重現(xiàn)象,衛(wèi)星進入軌道以后.由于萬有引力全部用來產(chǎn)生向心加速度.因而衛(wèi)星及衛(wèi)星中的物體都處于完全失重狀態(tài). [例1]某物體在地面上受重力為160N.將它置于衛(wèi)星中.衛(wèi)星以a=g/2的加速度上升過程中.當物體與衛(wèi)星中水平支持面的壓力為90N時.求此時衛(wèi)星離地心的距離.已知R地=6.4×103km(g取10 m/s2) 導示:由G=mg得m=16kg設衛(wèi)星繞地球運行的加速度為g′由牛頓第二定律知: FN-mg′=ma 則g′=5/8m/s2 又G=mg′而GM=gR2 所以r=4R=2.56×104km 該類問題處理思路:先根據(jù)衛(wèi)星的運動狀態(tài)確定衛(wèi)星所在處的重力加速度.然后利用公式G=mg進行求解.在解題的過程中要特別注意地面的重力加速度和衛(wèi)星所在處的重力加速度的區(qū)別. 類型二衛(wèi)星的相遇問題 不同的衛(wèi)星環(huán)繞速度一般不同.這樣在環(huán)繞的過程中就會出現(xiàn)相距最近和相距最遠兩種現(xiàn)象. [例2](08屆唐山市重點中學高考模擬卷)一顆在赤道上空運行的人造衛(wèi)星.其軌道半徑為r=2R.衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同. 已知地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω0.地球表面處的重力加速度為g. 求: (1)該衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的角速度ω, (2)該衛(wèi)星相鄰兩次經(jīng)過赤道上同一建筑物正上方的時間間隔△t. 導示:(1)地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星作勻速圓周運動的向心力,設地球質(zhì)量為M.衛(wèi)星質(zhì)量為m.有:G=mω2r 設地球表面有一個質(zhì)量為物體. 有: g =G 把r=2R代入.可得: (2)衛(wèi)星下次通過該建筑物上方時.衛(wèi)星比地球多轉(zhuǎn)2π弧度.所需時間: 兩衛(wèi)星軌道半徑不同.環(huán)繞的角速度不一樣.軌道半徑越小.環(huán)繞的角速度越大.從第一次相距最近到下一次相距最近.轉(zhuǎn)動快的比轉(zhuǎn)動慢的要多轉(zhuǎn)一圈,從第一次相距最近到第一次相距最遠.轉(zhuǎn)動快的比轉(zhuǎn)動慢的要多轉(zhuǎn)半圈.解題時還要注意審題.看是否有周期性. 類型三與其它知識的綜合問題 衛(wèi)星的運動還常與光學.能量問題綜合. [例3]某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者.他用天文望遠鏡觀察被太陽光照射的此衛(wèi)星.試問:春分那天在日落后12 h內(nèi)有多少時間該觀察者看不見此衛(wèi)星?已知地球的半徑為R.地球表面處的重力加速度為g.地球自轉(zhuǎn)的周期為T.不考慮大氣對光的折射. 導示:設所求的時間為t．用m.M分別表示衛(wèi)星和地球的質(zhì)量.r表示衛(wèi)星到地心的距離. 有G=mr2 春分時.太陽光直射地球赤道.如右圖所示.圖中E表示赤道.S表示衛(wèi)星.A表示觀察者.O表示地心．由圖可看出當衛(wèi)星S繞地心0轉(zhuǎn)到圖示位置以后(設地球自轉(zhuǎn)是沿圖中逆時針方向).其正下方的觀察者將看不見它.據(jù)此再考慮到對稱性.有 由以上各式可得: 答案: 衛(wèi)星的運動與光學知識結(jié)合時.要利用光學知識畫出平面圖.從幾何圖形中找出衛(wèi)星的軌道半徑與中心天體的半徑關(guān)系.從而使問題得到求解. 1．關(guān)于人造地球衛(wèi)星.下述說法正確的是( ) A.人造地球衛(wèi)星只能繞地心做圓周運動.而不一定繞地軸做勻速圓周運動 B.在地球周圍做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星.其線速度大小都必然大于7.9 km/s C.在地球周圍做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星.其線速度不能大于7.9 km/s D.在地球周圍做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星.如其空間存在稀薄的空氣.受空氣阻力作用.其速度-定越來越小 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

地球同步衛(wèi)星載人飛船順利發(fā)射升空后，在離地面343km的圓軌道上運行，運動中需要多次“軌道維持”.所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小和方向，使飛船能保持在預定軌道上穩(wěn)定運行.如果不進行“軌道維持”，由于飛船受軌道上稀薄空氣的影響，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能的變化情況將會是（　　�。�

A. 重力勢能逐漸減少，動能逐漸增加，機械能逐漸減少

B. 重力勢能逐漸減少，動能逐漸增加，機械能不變

C. 重力勢能逐漸增加，動能逐漸減少，機械能不變

D. 動能、重力勢能和機械能逐漸減少

 

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地球同步衛(wèi)星載人飛船順利發(fā)射升空后，在離地面343km的圓軌道上運行，運動中需要多次“軌道維持”.所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小和方向，使飛船能保持在預定軌道上穩(wěn)定運行.如果不進行“軌道維持”，由于飛船受軌道上稀薄空氣的影響，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能的變化情況將會是（　　　）

A. 重力勢能逐漸減少，動能逐漸增加，機械能逐漸減少

B.重力勢能逐漸減少，動能逐漸增加，機械能不變

C.重力勢能逐漸增加，動能逐漸減少，機械能不變

D. 動能、重力勢能和機械能逐漸減少

 

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