第七章-專題強(qiáng)化練2-同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(新教材人教版必修第二冊)_第1頁
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文檔簡介

第七章萬有引力與宇宙航行專題強(qiáng)化練2同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、選擇題1.(多選)“天鏈一號”是中國第一顆地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,主要用于為中國神舟載人飛船及后續(xù)載人航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù)。關(guān)于“天鏈一號”衛(wèi)星,下列說法正確的是()A.衛(wèi)星相對地面靜止B.衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于7.9km/sC.衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期比月球繞地球運(yùn)行的周期小D.衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期比月球繞地球運(yùn)行的周期大2.a是靜止在地球赤道上的物體,b是探測衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,它們在同一平面內(nèi)沿不同的軌道繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),且繞行方向相同(圖示逆時(shí)針方向)。若某一時(shí)刻,它們正好運(yùn)行到同一條直線上,如圖所示,則再經(jīng)過6小時(shí),關(guān)于a、b和c三者位置的圖示可能正確的是()3.2020年2月15日,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)第41顆衛(wèi)星(地球同步衛(wèi)星,離地高度約36000km)、第49顆衛(wèi)星(傾斜地球同步軌道衛(wèi)星)、第50、51顆衛(wèi)星(中圓地球軌道衛(wèi)星,離地高度約20000km)已完成在軌測試,正式入網(wǎng)工作,推進(jìn)了我國2020年建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃順利實(shí)施。下列說法正確的是()A.中圓地球軌道衛(wèi)星的周期大于24小時(shí)B.地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度C.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星不會靜止在北京上空D.中圓地球軌道衛(wèi)星比地球同步衛(wèi)星的線速度小4.(多選)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的7倍,地球半徑R=6400km,地球大氣層的厚度約為地球半徑的一半。研究表明,并不是所有行星都能有同步衛(wèi)星,如果行星自轉(zhuǎn)太快,就可能不會有同步衛(wèi)星,而且衛(wèi)星不能在大氣層內(nèi)飛行。根據(jù)上述條件,在地球質(zhì)量和半徑都不變的前提下,下列哪些情況中地球不會有同步衛(wèi)星(重力加速度取g=10m/s2)()A.大氣層厚度不變,地球自轉(zhuǎn)周期減小到1小時(shí)B.大氣層厚度不變,地球自轉(zhuǎn)周期減小到3小時(shí)C.大氣層厚度增加到6.6倍地球半徑,地球自轉(zhuǎn)周期不變D.大氣層厚度增加到1.5倍地球半徑,地球自轉(zhuǎn)周期減小到3小時(shí)二、非選擇題5.如圖所示,甲、乙兩顆衛(wèi)星在和地球赤道共面的軌道上分別繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),二者繞行方向相同,甲為地球同步衛(wèi)星,乙為近地軌道衛(wèi)星。科學(xué)家經(jīng)過觀測發(fā)現(xiàn),每隔時(shí)間t兩顆衛(wèi)星相距最近一次。已知引力常量為G,地球自轉(zhuǎn)周期為T0。求:(1)乙衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期;(2)地球的平均密度。6.土星是太陽系中最大的行星,也是一個(gè)氣態(tài)巨行星,圖示為繞土星飛行的飛行器近距離拍攝的土星表面的氣體渦旋。假設(shè)飛行器繞土星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),距離土星表面高度為h。土星可視為球體,已知土星質(zhì)量為M,半徑為R,引力常量為G。求:(1)土星表面的重力加速度g;(2)飛行器的運(yùn)行速度v;(3)若土星的自轉(zhuǎn)周期為T,求土星同步衛(wèi)星距土星表面的高度H。

答案全解全析1.AC“天鏈一號”是地球同步衛(wèi)星,相對地面靜止,選項(xiàng)A正確??拷厍虮砻胬@地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度是7.9km/s;由GMmr2=mv22.D地球同步衛(wèi)星與地球保持相對靜止,所以物體a、衛(wèi)星c的角速度相同,c始終在a的正上方;衛(wèi)星c的軌道半徑比b的大,根據(jù)GMmr2=mω3.C衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng),萬有引力提供向心力,由牛頓第二定律可得GMmr2=m2πT2r,則T=2πr3GM,由公式可知,軌道半徑越小,衛(wèi)星的周期越小,因中圓地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑,地球同步衛(wèi)星的周期為24小時(shí),所以中圓地球軌道衛(wèi)星的周期小于24小時(shí),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;第一宇宙速度是衛(wèi)星的地面最小發(fā)射速度,地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;傾斜地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行的軌道平面和地球同步衛(wèi)星運(yùn)行的軌道平面有一夾角,相對地球上的物體來說是運(yùn)動(dòng)的,它不會靜止在北京上空,選項(xiàng)C正確;衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng),萬有引力提供向心力,由牛頓第二定律可得G4.ACD根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,有GMmr2=m4π2T2r,解得衛(wèi)星的周期T=2πr3GM;由于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑r=7R,則有T=2π(7R)3GM=73·2πR3GM=24h。若大氣層厚度不變,衛(wèi)星的最小軌道半徑rmin=R+R2=5.答案(1)tT0解析(1)由于甲衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星,故其周期為T0,設(shè)乙衛(wèi)星的周期為T,由題意可得2πTt-2πT0(2)對近地衛(wèi)星,有GMmR2=m4π2T2R,且M=436.答案(1)GMR2(2)GMR解析(1)在土星表面,物體的重力等于所受的萬有引力,有mg=GMm可得g=GM

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