2021高考物理总温习专题天体运动的三大难点破解2赤道物体近地卫星同步卫星参量比较讲义

赤道物体、近地卫星、同步卫星参量比较一、考点冲破：考点n八、、考纲要求备注赤道物体、近地卫星、同步卫星参量比较1.理解赤道物体、近地卫星、同步卫星向心力来源；2.掌握赤道物体、近地卫星、同步卫星参数的比较。本知识点是难点，但在高考中属于高频考点，主要考查赤道物体、近地卫星、同步卫星参量的大小比较，同时加强了三种情况的区别和联系的考查，题型：选择题。、重难点提示：重点：赤道物体、近地卫星、同步卫星区别和联系。难点：赤道物体、近地卫星、同步卫星向心力来源。I讪考点揩itl【市堆要点•突破】二同步卫星、近地卫星与赤道物体的相同点.三者都在绕地轴做匀速圆周运动，向心力都与地球的万有引力有关;.同步卫星与赤道上物体的运行周期相同：T=24h;.近地卫星与赤道上物体的运行轨道半径相同：r=R°（R°为地球半径）。二、同步卫星、近地卫星与赤道物体的不同点.轨道半径不同如图所示，同步卫星的轨道半径加=R+h,h为同步卫星离地面的高度，大约为36000同0千米，近地卫星与赤道物体的轨道半径近似相同，都是R,半径大小关系为：r>r=r同近赤；.向心力不同同步卫星和近地卫星绕地球运行的向心力完全由地球对它们的万有引力来提供，赤道物体的向心力由万有引力的一个分力来提供，万有引力的另一个分力提供赤道物体的重力；.向心加速度不同

GM=ma得.a= GM=ma得.a= , r2a<a所以：同近；4兀2mr T2.一一 4兀2 r>r得.a= r,又，口 ，土得： t2，又同赤所以：a同〉a赤；向心加速度的大小关系为:a〉a〉a近同赤；.周期不同4兀2 R近地卫星的周期由mg—mR0可得：T=2几:寸=84min；同步卫星和赤g道物体的周期都为24h，周期的大小关系为：T同=T赤〉T近.线速度不同:GMr:GMr得：u=V，又同〉r近，所以：u<u近和仁〉r+得：u〉u,故线速度的大小关系为：u〉u〉u；: ，也J_>JUJj/、J，、_/J、，U・同赤 同赤 近同赤.角速度不同由GMm=mr32得：3=GM_，又r同〉r近，所以：3<3；由T同=Tr2 Yr3 同近 同近 同赤得：3同二3赤，从而角速度的大小关系为：3同"3赤<3近。I沁典例精忻【宾甑+模拟酮通关】例题1地球赤道地面上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为31；绕地球表面周围做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所受的向心力为F2,，向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为32；地球同步卫星所受的向心力为以向心加速度为a3,线速度4v3,角速度为33；地球表面重力加速度为g,第一宇宙速度为v,假设三者质量相等，则下列3结论正确的是( )A.F1=F2>F3 B.a1=a2=g〉a3C.v=v=v〉v D.3=3<3思路分析：在赤道上随地球自转的物体所受的向心力由万有引力和支持力的合力提供，Mm即F1=G次—',绕地球表面周围做圆周运动的卫星向心力由万有引力提供，F2=TOC\o"1-5"\h\zGMm GMm Mm2,同步卫星的向心力F= ;，所以F〉F,F〉F,A错误；地面附近mg=G--,R2 3(R+h)2 2123 R2GMmF1<mg,所以a1<g,F2=mg,所以a2=g,F3<mg,所以a3<g,即a1<a2=g〉a3,B错误；r2=mv2-,F<GMm,所以v<v,F=GMm，所以丫=丫，f<GMm,所以丫"，丫<丫=R1R2 1 2 R2 2 3R2 3 12v〉v3,Cv〉v3,C错误；地球自转角速度R地球相同，所以31=地球相同，所以31=33=33=—,V〉V,所以3〉3,2R1 231=33<32，D正确。答案：D例题2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。有关同步卫星，下列表述正确的是（ ）A.卫星距地面的高度为A.卫星距地面的高度为GMT24712B.卫星的运行速度小于第一宇宙速度MmC.卫星运行时受到的向心力大小为GkR2D.卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度思路分析：天体运动的大体原理为万有引力提供向心力，地球的引力使卫星绕地球做匀v2 4兀2mr GMm速圆周运动,即F万*尸丁k。当卫星在地表运行时，「万=*=mg（R为地球半径），设同步卫星离地面高度为h，GMm则F= =F万(R+h)地球半径），设同步卫星离地面高度为h，GMm则F= =F万(R+h)2向=ma向＜mg，所以C错误，D正确。GMmmv2

由 = 得(R+h)2R+hGM <R+h，GM

~R~B正确。由GMm(R+h)24兀2m(R+h) -，T2得R+h=即卜=-R，A错误。答案：BD嘛提J1宝曲【拓展升华高分豪取】【易错警示】比较三者的向心加速度、线速度、角速度的大小时必然要区分清楚赤道物体，因为它的向心力不是万有引力的全数，所以不能由a=GM、u-GM、3二.JGM-比较赤道r2rr rr3物体的向心加速度、线速度、角速度的大小。满分训练：设同步卫星离地心的距离为r，运行速度为V1，加速度为a1；地球赤道上的地球的半径为R，则下列比值正确物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为