物理 100考點千題精練 第五章 萬有引力定律和航天 專題5.8 同步衛(wèi)星

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題5.8同步衛(wèi)星一．選擇題1。（2018廣州一模)如圖，已知現(xiàn)在地球的一顆同步通訊衛(wèi)星信號最多覆蓋地球赤道上的經(jīng)度范圍為.假設地球的自轉周期變大，周期變大后的一顆地球同步通訊衛(wèi)星信號最多覆蓋的赤道經(jīng)度范圍為,則前后兩次同步衛(wèi)星的運行周期之比為A. B.C. D?！緟⒖即鸢浮緼【命題意圖】本題考查萬有引力定律、同步衛(wèi)星的運動及其相關的知識點。2．（2018·青島名校聯(lián)考)2015年3月30日21時52分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號丙運載火箭，成功將首顆新一代北斗導航衛(wèi)星發(fā)射升空，31日凌晨3時34分順利進入圓軌道．衛(wèi)星在該軌道上運動的周期與地球自轉周期相同,但該軌道平面與赤道平面有一定的夾角,因此該軌道也被稱為傾斜同步軌道，根據(jù)以上信息請判斷下列說法中正確的是(）A．該衛(wèi)星做勻速圓周運動的圓心一定是地球的球心B．該衛(wèi)星離地面的高度要小于地球同步衛(wèi)星離地面的高度C．地球對該衛(wèi)星的萬有引力一定等于對地球同步衛(wèi)星的萬有引力D．只要傾角合適，處于傾斜同步軌道上的衛(wèi)星可以在每天的固定時間經(jīng)過青島上空【參考答案】AD3．(2016·濟南聯(lián)考)中國航天局秘書長田玉龍2015年3月6日證實,將在2015年年底發(fā)射高分四號衛(wèi)星,這是中國首顆地球同步軌道高時間分辨率對地觀測衛(wèi)星。如圖所示，A是靜止在赤道上隨地球自轉的物體；B、C是同在赤道平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星，B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是高分四號衛(wèi)星.則下列關系正確的是（）A．物體A隨地球自轉的角速度大于衛(wèi)星B的角速度B．衛(wèi)星B的線速度大于衛(wèi)星C的線速度C．物體A隨地球自轉的加速度大于衛(wèi)星C的加速度D．物體A隨地球自轉的周期大于衛(wèi)星C的周期【參考答案】B4。（2016·河南開封高三質檢)如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，B是位于赤道平面內(nèi)的近地衛(wèi)星，C為地面赤道上的物體，已知地球半徑為R，同步衛(wèi)星離地面的高度為h，則(）A．A、B加速度的大小之比為（eq\f(R＋h，R））2B．A、C加速度的大小之比為1＋eq\f（h,R)C．A、B、C速度的大小關系為vA＞vB＞vCD．要將B衛(wèi)星轉移到A衛(wèi)星的軌道上運行至少需要對B衛(wèi)星進行兩次加速【參考答案】BD【名師解析】根據(jù)萬有引力提供向心力可知Geq\f(Mm,r2）＝ma,得aA＝Geq\f(M，（R＋h）2）,aB＝Geq\f(M,R2）,故eq\f（aA,aB）＝（eq\f(R,R＋h）)2,選項A錯誤；A、C角速度相同，根據(jù)a＝ω2r得aA＝ω2(R＋h),aC＝ω2R，故eq\f（aA,aC)＝1＋eq\f（h,R),選項B正確；根據(jù)Geq\f（Mm,r2）＝meq\f（v2,r）得v＝eq\r(\f(GM,r)），可知軌道半徑越大線速度越小,所以vB＞vA,又A、C角速度相同,根據(jù)v＝ωr可知vA＞vC，故vB＞vA＞vC，選項C錯誤；要將B衛(wèi)星轉移到A衛(wèi)星的軌道上，先要加速到橢圓軌道上，再由橢圓軌道加速到A衛(wèi)星的軌道上，選項D正確。5．(2016·河北石家莊二中一模）有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射，在赤道表面上隨地球一起轉動，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，它們均做勻速圓周運動，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則（）A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度gB．在相同時間內(nèi)b轉過的弧長最長C．c在4小時內(nèi)轉過的圓心角是eq\f(π,6)D．d的運動周期有可能是20小時【參考答案】B6．(2016·山東菏澤高三月考)火星探測已成為世界各國航天領域的研究熱點?，F(xiàn)有人想設計發(fā)射一顆火星的同步衛(wèi)星。若已知火星的質量M，半徑R0，火星表面的重力加速度g0,自轉的角速度ω0,引力常量G，則同步衛(wèi)星離火星表面的高度為()A。eq\r(3,\f（g0Req\o\al(2，0）,ωeq\o\al(2,0))）－R0 B。eq\r(3，\f(g0Req\o\al(2,0），ωeq\o\al(2，0))）C.eq\r(3，\f(GM，ωeq\o\al（2，0)））－R0 D.eq\r(3,\f（GM，ωeq\o\al(2,0)))【參考答案】A【名師解析】由G=m（R0+h)ω02,GM/R02=g，解得：h=eq\r（3，\f(g0Req\o\al（2,0）,ωeq\o\al(2,0）)）－R0,選項A正確。二．計算題1．（9分)（2016北京東城期末）我國自1970年4月24日發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星—-——“東方紅”1號以來,為了滿足通訊、導航、氣象預報和其它領域科學研究的不同需要，又發(fā)射了許多距離地面不同高度的人造地球衛(wèi)星.衛(wèi)星A為近地衛(wèi)星，衛(wèi)星B為地球同步衛(wèi)星，它們都繞地球做勻速圓周運動。已知地球半徑為R,衛(wèi)星A⑴衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行速度大小之比；⑵衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行周期之比；⑶衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行的加速度大小之比。⑵由萬有引力定律和牛頓運動定律②可知衛(wèi)星運行周期衛(wèi)星A與衛(wèi)星B運行周期之比⑶由萬有引力定律和牛頓運動定律衛(wèi)星運行的加速度大?、坌l(wèi)星A與衛(wèi)星B運行的加速度大小之比說明：其他方法正確同樣給分。2（2014·全國大綱卷）已知地球的自轉周期和半徑分別為T和R。地球同步衛(wèi)星A的圓軌道半徑為h,衛(wèi)星B沿半徑為r（r〈h)的圓軌道在地球赤道的正上方運行，其運行方向與地球自轉方向相同。求:（1）衛(wèi)星B做圓周運動的周期；（2）衛(wèi)星A和B連續(xù)地不能直接通訊的最長時間間隔（信號傳輸時間可忽略）。【名師解析】由萬有引力定律和圓周運動及其相關知識列方程解答.畫出兩衛(wèi)星相對運動的示意圖，由圖中幾何關系及其相關知識得出衛(wèi)星A和B連續(xù)地不能直接通訊的最長時間間隔。（2)設衛(wèi)星A和B連續(xù)地不能直接通訊的最長時間間隔為τ;在此時間間隔τ內(nèi)，衛(wèi)星A和B繞地心轉動的角度分別為α和α’，則α=·2π，α’=·2π，圖8-1J若不考慮衛(wèi)星A的公轉,兩衛(wèi)星不能直接通訊時，衛(wèi)星B的位置應在圖8-1J中B點和B’點之間。圖8—1J中內(nèi)圓表示地球的赤道,由幾何關系得圖8-1J∠BOB’=2(arcsin+arcsin）,當r<h時,衛(wèi)星B比衛(wèi)星A轉得快，考慮衛(wèi)星A的公轉后的應有α’-α=∠BOB'聯(lián)立解得：τ=(arcsin+arcsin)T。3。（2004·廣東)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（太陽光直射赤道）在日落12小時內(nèi)有多長時間該觀察者看不見此衛(wèi)星？已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g,地球自轉周期為T，不考慮大氣對光的折射。②③④由以上各式可解得⑤4．(2000·天津）2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經(jīng)98°的經(jīng)線在同一平面內(nèi),若把甘肅省嘉峪關處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98°和北緯α=40°，已知地球半徑R、地球自轉周期T、地球表面重力加速度g（視為常量)和光速c。試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間（要求用題給的已知量的符號表示）?！久麕熃馕觥吭Om為衛(wèi)星質量，M為地球質量,r為衛(wèi)星到地球中心的距離，ω為衛(wèi)星繞地心轉動的角速度,由萬有引力定律和牛頓定律有,①式中G為萬有引力恒量,因同步衛(wèi)星