Question

4．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第三顆組網(wǎng)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“三號(hào)衛(wèi)星”）的工作軌道為地球同步軌道，設(shè)地球半徑為R，“三號(hào)衛(wèi)星”的離地高度為h，則關(guān)于地球赤道上靜止的物體、地球近地環(huán)繞衛(wèi)星和“三號(hào)衛(wèi)星”的有關(guān)物理量，下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的線速度之比為$\frac{{v}_{1}}{{v}_{3}}$=$\frac{R+h}{R}$
• B． 近地衛(wèi)星與“三號(hào)衛(wèi)星”的角速度之比為$\frac{{ω}_{2}}{{ω}_{3}}$=（$\frac{R+h}{R}$）²
• C． 近地衛(wèi)星與“三號(hào)衛(wèi)星”的周期之比為$\frac{{T}_{2}}{{T}_{3}}$=$\sqrt{（\frac{R}{R+h}）^{3}}$
• D． 赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的向心加速度之比為$\frac{{a}_{1}}{{a}_{3}}$=（$\frac{R+h}{R}$）²

Answer 1

分析 由于3號(hào)星為同步衛(wèi)星，故其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，而近地衛(wèi)星的軌道可認(rèn)為是地球的半徑，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可分析3號(hào)星與近地衛(wèi)星的周期，角速度等的關(guān)系．

解答 解：A、由于三號(hào)星為同步衛(wèi)星，故其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，
根據(jù)v=$\frac{2πr}{T}$，所以赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的線速度之比為$\frac{{v}_{1}}{{v}_{3}}$=$\frac{R}{R+h}$，故A錯(cuò)誤；
B、由萬(wàn)有引力提供向心力的周期表達(dá)式可得：
$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{4π}^{2}}{{T}^{2}}$r=mω²r
ω=$\sqrt{\frac{GM}{{r}^{3}}}$，
所以近地衛(wèi)星與“三號(hào)衛(wèi)星”的角速度之比為$\frac{{ω}_{2}}{{ω}_{3}}$=$\sqrt{\frac{{（R+h）}^{3}}{{R}^{3}}}$，故B錯(cuò)誤；
C、T=2π$\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$，所以近地衛(wèi)星與“三號(hào)衛(wèi)星”的周期之比為$\frac{{T}_{2}}{{T}_{3}}$═$\sqrt{（\frac{R}{R+h}）^{3}}$，故C正確；
D、由于三號(hào)星為同步衛(wèi)星，故其周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，
根據(jù)a=$\frac{{4π}^{2}}{{T}^{2}}$r，所以赤道上物體與“三號(hào)衛(wèi)星”的向心加速度之比為$\frac{{a}_{1}}{{a}_{3}}$=$\frac{R}{R+h}$，故D錯(cuò)誤；
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)是抓住同步衛(wèi)星的特征，其軌道是固定的，且周期等于地球自轉(zhuǎn)周期．同步衛(wèi)星有四個(gè)“定”：定軌道、定高度、定速度、定周期．本題難度不大，屬于基礎(chǔ)題．