2018高中物理第六章万有引力与航天7同步卫星近地卫星赤道物体异同点分析学案新人教版必修2

同步卫星、近地卫星、赤道物体的异同点剖析一、考点打破知识点考大纲求题型分值万有引力会剖析同步卫星、近地卫星、赤道上的物体选择题6分和航天的动力学和运转上的差别和联系一、差别和联系近地卫星和赤道物体同样点运转轨道半径同样。①受力状况不一样，近地卫星只受地球引力的作用，地球引力等于卫星做圆周运动所需的向心力，而赤道上随处球自转的物体遇到地球引力和地面支持力的作用，其协力供给物体做圆周运动所需的向心力。不一样点②运转状况不一样，角速度、线速度、向心加快度、周期等均不一样。如近地卫星的向心加快度为g，而赤道上随处球自转的物体的向心加快度为ar420.034m/s2。T2近地卫星和同步卫星同样点都是地球的卫星，地球的引力供给向心力因为近地卫星轨道半径较小，由人造卫星的运转规律可知，近地卫星的线不一样点速度、角速度、向心加快度均比同步卫星大。赤道物体和同步卫星同样点角速度都等于地球自转的角速度，周期等于地球自转周期。①轨道半径不一样：同步卫星的轨道半径比赤道物体的轨道半径大得多。②受力状况不一样：赤道上物体受万有引力和支持力的共同作用，同步卫星不一样点只受地球引力作用。③运动状况不一样：由vr、a2r可知，同步卫星的线速度、向心加速度均比赤道物体大。二、求解此类题的重点在求解“同步卫星”与“赤道上的物体”的向心加快度的比率关系时应依照两者角速度同样的特色，运用公式a＝ω2r而不可以运用公式a＝GM。r2在求解“同步卫星”与“赤道上的物体”的线速度比率关系时，仍要依照两者角速度同样的特色，运用公式v＝ωr而不可以运用公式vGM。r在求解“同步卫星”运转速度与第一宇宙速度的比率关系时，因都是由万有引力供给的向心力，故要运用公式vGMv＝ωr或v＝gr。，而不可以运用公式r例题1（广东高考）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G。相关同步卫星，以下表述正确的选项是（）A.卫星距地面的高度为3GMT242B.卫星的运转速度小于第一宇宙速度C.卫星运转时遇到的向心力大小为GMmR2卫星运转的向心加快度小于地球表面的重力加快度思路剖析：天体运动的基来源理为万有引力供给向心力，地球的引力使卫星绕地球做匀速圆周运动，即F引＝F向＝mv242mr。当卫星在地表运转时，F引＝GMm＝mg（此时rT2h，则F引＝GMmR2R为地球半径），设同步卫星离地面高度为＝F向＝ma向<mg，因此C(Rh)2错误，D正确。由GMmmv2得，v＝GMGM(Rh)2RhRhR

，B正确。由GMm＝(Rh)242m(Rh)，得＋＝3GMT2，即h＝3GMT2－，A错误。答案：BDT24242例题2（榆林一中模拟）如下图，a是地球赤道上的一点，t＝0时刻在a的正上空有、、d三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运转方bc向均与地球自转方向（顺时针转动）同样，此中c是地球同步卫星。设卫星b绕地球运转的周期为，则在t＝1时刻这些卫星相对a的地点最靠近实质的是（）4思路剖析：该题考察万有引力定律的应用，卫星c是地球同步卫星，一直在a点的正上2方；卫星b转过T（90°）；由＝2πr3<<，卫星d转得最慢，选项C正，得4GMbcd确。答案：C例题3地球同步卫星到地心的距离r可由r3a2b2c求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则（42）a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加快度B.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加快度a是赤道周长，b是地球自转周期，c是同步卫星的加快度D.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加快度思路剖析：物体在万有引力作用下做匀速圆周运动，其所需的向心力由万有引力供给，即引力供给向心力，有Mm242Gr2mamrmT2r3a2b2c2可知，解题公式应用的是GMm42由r42的公式中包括4r2m2rGMT2T整理可得r342GMgR地2此表达式和题目所给的表达式还有不一样之处，那么我们能够用黄金代换带入可得r3gR地2T242联合题目所给的单位可知，b的单位是s，则b对应同步卫星的周期，也是地球自转T周期，的单位是m，则a对应地球半径R地，c的单位m/s2，则c对应地球表面重力加快Ta度g。答案：AD【综合拓展】极地卫星和近地卫星。（1）极地卫星运转时每圈都经过南北两极，因为地球自转，极地卫星能够实现全世界覆盖。（2）近地卫星是在地球表面邻近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运转的轨道半径可近似地以为等于地球的半径，其运转线速度约为7.9km/s。（3）两种卫星的轨道平面必定经过地球的球心。满分训练：能够发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道（）与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面齐心圆与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面齐心圆与地球表面上的赤道线是共面齐心圆，且卫星相对地球表面是静止的与地球表面上的赤道线是共面齐心圆，但卫星相对地球表面是运动的思路剖析：人造卫星绕地球做圆周运动所需的向心力是万有引力供给的，人造卫星受地球的引力必定指向地心，因此任何人造卫星的稳固轨道平面都是经过地心的。A选项所述的卫星不可以知足这个条件，A错。B选项所述的卫星固然知足这个条件，可是因为地球在自转，经线所决定的平面也在转动，这样的卫星又不行能有与地球自转同方向的速度，因此不行能3一直在某一经线所决定的平面内，如下图，故B项也错。无分高下怎样，轨道平面与地球赤道平面重合的卫星都是存在的，C选项所述卫星就是地球同步卫星，而D项所述卫星不是同步卫星，故C、D项都对。答案：CD【知识脉络】同步卫星的六个“必定”1.（四川高考）在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的三颗卫星1、2、3，它们的轨道mmm半径分别为r1、2、r3，且r1>2>3，此中2为同步卫星，若三颗卫星在运动过程中遇到的rrrm向心力大小相等，则（）A.同样的时间内，1经过的行程最大mB.三颗卫星中，3的质量最大mC.三颗卫星中，3的速度最大mD.1绕地球运动的周期小于24小时m1.C分析：三颗卫星在运动过程中遇到的向心力大小相等，即GMm1GMm2r12r224GMm3，则m的质量最小，B项错误；由GMr33r

可知，m1的速度最小，m3的速度最大，同样时间内，m1经过的行程最小，A项错误，C项正确；由T＝2πr3得，m1绕地球GM运动的周期大于2的周期，即大于24小时，D项错误。m2.有、、、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随处球表面一同转动，b处abc于地面邻近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星摆列地点如图，则有（）A.a的向心加快度等于重力加快度gB.c在4h内转过的圆心角是π/6b在同样时间内转过的弧长最长d的运动周期有可能是20h2.C分析：关于卫星a，依据万有引力定律、牛顿第二定律可得，GMm＝mω2r＋mg，r2故a的向心加快度小于重力加快度g，A项错；由c是同步卫星可知c在4h内转过的圆心角是，B项错；由GMmv2GM，故轨道半径越大，线速度越小，故卫星r2＝m得，v＝r3rb的线速度大于卫星c的线速度，卫星c的线速度大于卫星d的线速度，而卫星a与同步卫星c的周期同样，故卫星c的线速度大于卫星a的线速度，C项正确；由GMm＝m（2）2r得，r2T＝2πr3，轨道半径r越大，周期越长，故卫星d的周期大于同步卫星c的周期，故TGMD项错。3.（湖北高考）直径约50米、质量约13万吨的小行星“2012DA14”以每小时大概2.8万公里的速度从印度洋苏门答腊岛上空掠过，与地球表面近来距离约为2.7万公里，这一距离已经低于地球同步卫星的轨道。这颗小行星环绕太阳飞翔，其运转轨道与地球特别相像，据天文学家估量，它下一次靠近地球大概是在2046年。假定图中的P、Q是地球与小行星最近时的地点，已知地球绕太阳圆周运动的线速度是29.8km/s，以下说法正确的选项是（）A.只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率大于29.8km/s5B.只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率小于29.8km/sC.只考虑太阳的引力，地球在P点的加快度大于小行星在Q点的加快度D.只考虑地球的引力，小行星在Q点的加快度大于地球同步卫星在轨道上的加快度3.BCD分析：只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率小于29.8km/s，A项错误，B项正确。只考虑太阳的引力，因为地球与太阳距离较近，因此地球在P点的加快度大于小行星在Q点的加快度，C项正确。只考虑地球的引力，因为小行星距离地球较近，因此小行星在Q点的加快度大于地球同步卫星在轨道上的加快度，D项正确。4.假定地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，则（）A.同步卫星运转速度是第一宇宙速度的1倍nB.同步卫星的运转速度是第一宇宙速度的1倍nC.同步卫星的向心加快度是地球表面重力加快度的1倍nD.同步卫星的运转速度是地球赤道上物体随处球自转速度的n倍GMmmv2GM，因此v河R1，B对，4.BD分析：对卫星都有：,vr2rrvr河nA错；因为GMm＝向，因此a向＝GM，而＝GMm，＝GM，故a河R21，r2manR2mgR2gR2gnR2n2C错；由v＝rω知，v河＝nR＝n，故D对。v地R（江苏高考）2011年8月“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，此后我国成为世界上第三个拜访该点的国家。如下图，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延伸线上，一飞翔器处于该点，在几乎不用耗燃料的状况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞翔器的（）线速度大于地球的线速度向心加快度大于地球的向心加快度向心力仅由太阳的引力供给向心力仅由地球的引力供给5.AB分析：飞翔器与地球同步绕太阳做圆周运动，因此ω飞＝ω地，由圆周运动线速度和角速度的关系v＝ω得v飞>地，选项A正确；由公式a＝ω2知，a飞>地，选项B正rvra确；飞翔器遇到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其协力供给向心力，故C、D选项错。6.发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为1的近地圆轨道上，在卫星经过h6A点时点火实行变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地址B点再次点火将卫星送入同步轨道，如下图。已知同步卫星的运转周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加快度为g，忽视地球自转的影响。求：1