高中地理复习强化参考 盘点卫星问题

1 盘点卫星问题盘点卫星问题 在万有引力的这一章中 人造地球卫星的相关问题始终是一个重点问题 也是学生难 得的理解的抽象问题 本文通过归类向大家系统介绍卫星的一些问题 一 卫星的在轨稳定运行一 卫星的在轨稳定运行 所谓定轨稳定运行 就是卫星已经在圆形轨道上做匀速圆周运动 卫星处于稳定的运行 状态 涉及的问题又有下面一些 1 1 在轨卫星的轨道问题 在轨卫星的轨道问题 例例 1 1 如图 实线圆表示地球 竖直虚线 a 表示地轴 虚线 圆b c d e表示地球卫星可能的轨道 对于此图以下说法 正确的有 A b c d e都可能是地球卫星的轨道 B c不可能是地球卫星的轨道 C b可能是地球同步卫星的轨道 D d可能是地球同步卫星的轨道 解析 解析 对于在轨稳定运行的卫星来说 地球对卫星的万有引力全部提供向心力 其圆周 运动的圆心必须是地球地心 图中c不可能是地球卫星的轨道 按照地球卫星的轨道特点及 卫星运动规律 又将卫星分为同步卫星 极地卫星和一般卫星 极地卫星只是要求其轨道经 过地球南北极上空 对高度没有要求 但由于地球在自转 不可能实现同步 同步卫星只能 定点在赤道上空 与地球自转方向一致 高度是唯一的 太高或太低都不是同步卫星 本题 选择BD 2 2 连续物或卫星群的判断问题 连续物或卫星群的判断问题 例例 2 2 根据观察 在土星外层有一个环带 该环带有星云等物质构成 为了判断环带是土星 的连续物还是小卫星群 可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关 系 从而加以确定 对此下列判断正确的是 A 若v与R成正比 则环带是连续物 B 若与R成正比 则环带是小卫星群 2 v C 若v与R成反比 则环带是连续物 D 若与R成反比 则环带是小卫星群 2 v 解析 解析 本题是弄清连续物和小卫星群的特点 所谓连续物 就是说它是土星的一部分 跟土星应该有相等的角速度 则有 当是小卫星群时 在轨运行时万有引力全部Rv 提供向心力 则有 由此可知选项AD正确 R v m R GMm 2 2 3 3 近地卫星 同步卫星与赤道自转物体的比较问题 近地卫星 同步卫星与赤道自转物体的比较问题 例例 3 3 设同步卫星离地心距离为r 运行速率为v1 加速度为a1 地球赤道上的物体随地球自 转的向心加速度为a2 第一宇宙速度为v2 地球半径为R 则 A B C D R r a a 2 1 2 2 2 1 r R a a 2 2 2 1 r R v v r R v v 2 1 a b cd e 2 P Q 1 2 3 解析 解析 本题是绝大部分高中生容易出错的一个题 究其原因还是规律不懂 同步卫星 和随地球自转的物体尽管没有相同的力学规律 前者是万有引力全部提供向心力 后者是部 分万有引力提供向心力 似乎不能比较 但它们的周期或角速度相等 加速度 容ra 2 易确定 A 正确 第一宇宙速度为v2就是近地卫星的运行速度 对于近地卫星和同步卫星都是 万有引力全部提供向心力 不难确定 D 选项也正确 R v m R GMm 2 2 二 卫星的变轨动态运行二 卫星的变轨动态运行 所谓变轨动态运性 就是卫星运动的轨道不是圆形轨道 卫星运行中的速率 动能 势能等在发生变化 卫星处于不稳定的运行状态 涉及的问题又有下面一些 1 1 卫星变轨中的动能势能问题 卫星变轨中的动能势能问题 例例 4 4 卫星运行的轨道一般是在外太空 此处一般是没有大气的 但由于太阳的辐射 宇宙 射线的影响 会导致大气层膨胀到卫星所在的位置 造成卫星由于受大气阻力的影响而使 轨道半径逐渐减小 导致卫星的一些物理量发生变化 对此正确的说法有 A 速率变大 周期变小 B 速率变小 周期变大 C 势能的减小量大于动能的增加量 D 势能的减小量小于动能的增加量 解析 解析 当卫星由于大气阻力的作用从高轨道掉入低轨道时 卫星的运动会变快 但由于 大气阻力的作用会导致机械能减少 导致势能的减小量大于动能的增加量 本题选AC 2 2 同轨卫星的变轨追击或对接问题 同轨卫星的变轨追击或对接问题 例例 5 5 在太空中有两飞行器a b 它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行 a在前b在后 它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机 现要想b尽快追上a并完成对接 b应采 取的措施是 A 沿运动方向喷气 B 先沿运动方向喷气 后运动沿反方向喷气 C 沿运动反方向喷气 D 先沿运动反方向喷气 后沿运动方向喷气 解析 解析 对于同一轨道上运行的a b飞行器而言 它们的速率相等在空中保持相对静止 当对后者b短时加速后会导致b做离心运动 从而进入高轨道 在高轨道转动变慢 更加 不可能实现尽快对接 故只能对b短时减速后让其掉入低轨道 在低轨道上转动变快 适 当时候在加速做离心运动 实现尽快对接 考虑到是喷气发动机 本题选择B 3 3 同步卫星的变轨发射问题 同步卫星的变轨发射问题 例 6 发射地球同步卫星时 先将卫星发射至近地圆轨道 1 然后经点火 使其沿椭圆轨道 2 运行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道 3 轨道 1 2 相切于Q点 轨道 2 3 相切 于P点 如图所示 则在卫星分别在 1 2 3 轨道上正常运行时 以下说法正确的是 A 卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 1 上的速率 B 卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道 1 上的角速度 C 卫星在轨道 1 上经过Q点时的加速度等于它在轨道 2 上经过Q点时的加速度 3 D 卫星在轨道 3 上经过P点时的速率大于它在轨道 2 上经过P点时的速率 解析 解析 A B两选项是卫星的定轨运行比较 卫星越近越快 B选项正确 卫星两次经 过Q点时 实际受到的万有