所謂地球同步衛(wèi)星.是指相對(duì)于地面靜止不動(dòng)的衛(wèi)星. 知識(shí)點(diǎn)一人造衛(wèi)星的軌道 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)靠地球?qū)λ娜f(wàn)有引力充當(dāng)向心力.地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力指向地心.因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(guò)兩極點(diǎn)上空, 當(dāng)然也應(yīng)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(yùn)行的圓軌道. [應(yīng)用1]發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí).先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1.然后經(jīng)點(diǎn)火.使其沿橢圓軌道2運(yùn)行.最后再次點(diǎn)火.將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1.2相切于Q點(diǎn).軌道2.3相切于P點(diǎn).如圖20所示.則在衛(wèi)星分別在1.2.3軌道上正常運(yùn)行時(shí).以下說(shuō)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(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度 D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度 導(dǎo)示:由G=mv2/r得v=.因?yàn)閞3>r1.所以v3<v1,由G=mω2r得ω=.因?yàn)閞3>r1.所以ω3<ω1. 衛(wèi)星在軌道l上經(jīng)Q點(diǎn)時(shí)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(guò)Q點(diǎn)時(shí).也只有地球引力產(chǎn)生加速度.故應(yīng)相等.同理.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)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(guò)P點(diǎn)和Q點(diǎn)時(shí)的加速度不能用a=v2/r來(lái)討論.因?yàn)樗皇莿蛩賵A周運(yùn)動(dòng). 知識(shí)點(diǎn)二同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)有“五定 .即定周期(運(yùn)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)速度為3.1×103m/s),定點(diǎn)(每顆同步衛(wèi)星都定點(diǎn)在世界衛(wèi)星組織規(guī)定位置上). [應(yīng)用2]地球同步衛(wèi)星離地心距離為r.運(yùn)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(dǎo)示: 同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體均做勻速圓周運(yùn)動(dòng).對(duì)同步衛(wèi)星來(lái)說(shuō)是萬(wàn)有引力提供向心力.即有G=ma1,而對(duì)地球赤道上的物體來(lái)說(shuō).物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力只是萬(wàn)有引力的一個(gè)極小的分力.另一個(gè)分力是重力.即有G=ma2+mg.故不能用G=ma2來(lái)分析兩者向心加速度的關(guān)系.注意到兩者圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)行的衛(wèi)星.都是萬(wàn)有引力提供向心力.可由公式G=mv2/r得v=.則v1 / v2= 故選項(xiàng)B.D正確. 該類(lèi)題求解的時(shí)候特別要注意:研究對(duì)象是地面上隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體.還是繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的人造衛(wèi)星.兩類(lèi)問(wèn)題的處理方法不一樣.如果涉及兩者關(guān)系時(shí).常需要用到同步衛(wèi)星作為橋梁來(lái)建立聯(lián)系. 類(lèi)型一衛(wèi)星中的超失重問(wèn)題 衛(wèi)星發(fā)射時(shí).在加速上升的過(guò)程中.以及衛(wèi)星從外空間進(jìn)入大氣層向下降落的減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都具有向上的加速度.這時(shí)發(fā)生超重現(xiàn)象,衛(wèi)星進(jìn)入軌道以后.由于萬(wàn)有引力全部用來(lái)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(guò)程中.當(dāng)物體與衛(wèi)星中水平支持面的壓力為90N時(shí).求此時(shí)衛(wèi)星離地心的距離.已知R地=6.4×103km(g取10 m/s2) 導(dǎo)示:由G=mg得m=16kg設(shè)衛(wèi)星繞地球運(yùn)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(lèi)問(wèn)題處理思路:先根據(jù)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行求解.在解題的過(guò)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(lèi)型二衛(wèi)星的相遇問(wèn)題 不同的衛(wèi)星環(huán)繞速度一般不同.這樣在環(huán)繞的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)相距最近和相距最遠(yuǎn)兩種現(xiàn)象. [例2](08屆唐山市重點(diǎn)中學(xué)高考模擬卷)一顆在赤道上空運(yùn)行的人造衛(wèi)星.其軌道半徑為r=2R.衛(wèi)星的運(yùn)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(dòng)的角速度ω, (2)該衛(wèi)星相鄰兩次經(jīng)過(guò)赤道上同一建筑物正上方的時(shí)間間隔△t. 導(dǎo)示:(1)地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,設(shè)地球質(zhì)量為M.衛(wèi)星質(zhì)量為m.有:G=mω2r 設(shè)地球表面有一個(gè)質(zhì)量為物體. 有: g =G 把r=2R代入.可得: (2)衛(wèi)星下次通過(guò)該建筑物上方時(shí).衛(wèi)星比地球多轉(zhuǎn)2π弧度.所需時(shí)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(dòng)快的比轉(zhuǎn)動(dòng)慢的要多轉(zhuǎn)一圈,從第一次相距最近到第一次相距最遠(yuǎn).轉(zhuǎn)動(dòng)快的比轉(zhuǎn)動(dòng)慢的要多轉(zhuǎn)半圈.解題時(shí)還要注意審題.看是否有周期性. 類(lèi)型三與其它知識(shí)的綜合問(wèn)題 衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)還常與光學(xué).能量問(wèn)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(yuǎn)鏡觀察被太陽(yáng)光照射的此衛(wèi)星.試問(wèn):春分那天在日落后12 h內(nèi)有多少時(shí)間該觀察者看不見(jiàn)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(mén).不考慮大氣對(duì)光的折射. 導(dǎo)示:設(shè)所求的時(shí)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(shí).太陽(yáng)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(dāng)衛(wèi)星S繞地心0轉(zhuǎn)到圖示位置以后(設(shè)地球自轉(zhuǎn)是沿圖中逆時(shí)針?lè)较?.其正下方的觀察者將看不見(jiàn)它.據(jù)此再考慮到對(duì)稱(chēng)性.有 由以上各式可得: 答案: 衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)與光學(xué)知識(shí)結(jié)合時(shí).要利用光學(xué)知識(shí)畫(huà)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(wèn)題得到求解. 1.關(guān)于人造地球衛(wèi)星.下述說(shuō)法正確的是( ) A.人造地球衛(wèi)星只能繞地心做圓周運(yùn)動(dòng).而不一定繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B.在地球周?chē)鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)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?chē)鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)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?chē)鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)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(lái)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(yùn)行,運(yùn)動(dòng)中需要多次“軌道維持”.所謂“軌道維持”就是通過(guò)控制飛船上發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和推力的大小和方向,使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運(yùn)行.如果不進(jìn)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(huì)逐漸降低,在這種情況下飛船的動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能的變化情況將會(huì)是(   )

A. 重力勢(shì)能逐漸減少,動(dòng)能逐漸增加,機(jī)械能逐漸減少

B. 重力勢(shì)能逐漸減少,動(dòng)能逐漸增加,機(jī)械能不變

C. 重力勢(shì)能逐漸增加,動(dòng)能逐漸減少,機(jī)械能不變

D. 動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能逐漸減少

 

查看答案和解析>>

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(yùn)行,運(yùn)動(dòng)中需要多次“軌道維持”.所謂“軌道維持”就是通過(guò)控制飛船上發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和推力的大小和方向,使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運(yùn)行.如果不進(jìn)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(huì)逐漸降低,在這種情況下飛船的動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能的變化情況將會(huì)是(  �。�

A. 重力勢(shì)能逐漸減少,動(dòng)能逐漸增加,機(jī)械能逐漸減少

B.重力勢(shì)能逐漸減少,動(dòng)能逐漸增加,機(jī)械能不變

C.重力勢(shì)能逐漸增加,動(dòng)能逐漸減少,機(jī)械能不變

D. 動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能逐漸減少

 

查看答案和解析>>


同步練習(xí)冊(cè)答案