2018高考物理总复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同步练习.doc

赤道物体、近地卫星、同步卫星参量比较

（答题时间：30分钟）
1. 2010年1月17日，我国成功发射北斗COMPASS—G1地球同步卫星。据了解，这已是北斗五星导航系统发射的第三颗地球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A. 它们的运行速度大小相等，且都小于7.9 km/s
B. 它们运行周期可能不同
C. 它们离地心的距离可能不同
D. 它们的向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等
2. 研究表明，地球自转在逐渐改变，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，且地球的质量、半径都不变，若干年后（ ）
A. 近地卫星（以地球半径为轨道半径）的运行速度比现在大
B. 近地卫星（以地球半径为轨道半径）的向心加速度比现在小
C. 同步卫星的运行速度比现在小
D. 同步卫星的向心加速度与现在相同
3. 我国在轨运行的气象卫星有两类，一类是极地轨道卫星——风云1号，绕地球做匀速圆周运动的周期为12h，另一类是地球同步轨道卫星——风云2号，运行周期为24 h。下列说法正确的是（ ）

A. 风云1号的线速度大于风云2号的线速度
B. 风云1号的向心加速度大于风云2号的向心加速度
C. 风云1号的发射速度大于风云2号的发射速度
D. 风云1号、风云2号相对地面均静止
4. 同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星。关于同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A. 它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
B. 它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
C. 它的轨道根据需要可以是圆轨道，也可能是椭圆轨道
D. 不同的同步卫星加速度大小也不相同
5. 同步卫星离地球球心距离为r，加速度为a1，运行速率为v1；地球赤道上物体随地球自转的向心加速度为a2，运行速率为v2，地球半径为R.。则（ ）
A. B. C. D.
6. 同步卫星离地球球心的距离为r，运行速率为v1，加速度大小为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R。则（ ）
① a1:a2=r :R ② a1:a2=R2:r2 ③ v1：v2=R2:r2 ④
A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④
7. a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度为a1，b处于地面附近近地轨道上正常运动速度为v1，c是地球同步卫星离地心距离为r，运行速率为v2，加速度为a2，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如下图，地球的半径为R，则有（ ）

A. a的向心加速度等于重力加速度g
B. d的运动周期有可能是20小时
C.
D.
8. 已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，求：该行星的自转周期。
9. 已知地球半径为R，地球同步卫星离地面的高度为h，周期为T0。另有一颗轨道平面在赤道平面内绕地球自西向东运行的卫星，某时刻该卫星能观察到的赤道弧长最大为赤道周长的三分之一。求：（1）该卫星的周期；（2）该卫星相邻两次经过地球赤道上某点的上空所需的时间。

1. A 解析：7.9km/s是环绕地球表面的线速度，由线速度公式可知，半径越大，线速度越小，同步卫星的线速度小于7.9km/s，它们的运行速度大小相等，故A正确；由周期公式，可知同步卫星的轨道半径相同，故B、C错误；向心加速度，可知它们的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度。
2. C 解析：卫星绕地球圆周运动万有引力提供圆周运动向心力，据此分析地球自转周期的变化对速度和向心加速度的影响。
A. 近地卫星由万有引力提供圆周运动向心力，据知，近地卫星的运行速度，地球的质量和半径都不变，故运行速度大小不变，所以A错误；B. 近地卫星向心力由万有引力提供，据知，卫星的向心加速度a＝，地球质量和半径都不变，故向心加速度保持不变，所以B错误；C. T=，由于地球自转周期变慢，故同步卫星的轨道高度r变大，又据v＝知，轨道半径r变大，卫星的线速度变小，所以C正确；D. 据C分析知，同步卫星的r变大，据向心加速度a＝知，向心加速度减小，故D错误。故选C。
3. AB 解析：卫星绕地球圆周运动有：，可知，风云一号卫星周期和半径均小于风云二号卫星的周期和半径。根据万有引力提供圆周运动向心力有卫星的线速度，所以风云一号卫星的半径小，线速度大，故A正确；根据万有引力提供圆周运动向心力有卫星的向心加速度，风云一号的半径小，向心加速度大于风云二号卫星的向心加速度，故B正确；向高轨道上发射卫星需要克服地球引力做更多的功，故向高轨道上发射卫星需要更大的发射速度，故C错误；风云2号是同步卫星，相对地面静止，而风云1号不是同步卫星，相对地面是运动的，故D错误。
4. B 解析：在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的。所以同步卫星只能在赤道的正上方，故A错误；因为同步卫星要和地球自转同步，即相同，根据，因为是一定值，所以也是一定值，所以同步卫星离地心的距离是一定的，B正确；因为同步卫星距离地心的距离一定，所以只能是圆轨道，C错误；根据公式可得轨道一定，角速度一定，所以加速度大小一定，D错误。
5. AC 解析：由于同步卫星和地球自转的周期相同，角速度相等，则根据向心加速度的关系式：，可得同步卫星处的向心加速度与赤道上物体的向心加速度之比等于轨道半径之比即：，故A正确，B错误；由于角速度相同，根据线速度与角速度的关系：，可得同步卫星的线速度与赤道上物体随地球自转的线速度之比等于轨道半径之比即：，故C正确，D错误。
6. C 解析：同步卫星的角速度、赤道上的物体的角速度都与地球自转的角速度相同，则由a=ω2r得，，故①正确，②错误。第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得 ，则有：，M是地球的质量，r是卫星的轨道半径，则得到，。故③错误，④正确。故C正确。
7. D 解析：同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=ω2r知，c的向心加速度大，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A、C错误；由开普勒第三定律知，卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，故B错误；由得：；所以，故D正确。
8. 解：地球的同步卫星的周期为T1=24小时，轨道半径为r1=7R1，密度ρ1。某行星的同步卫星周期为T2，轨道半径为r2=3.5R2，密度ρ2。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有：

两式化简得。
9. 解：（1）该卫星所观察地球赤道弧长为赤道周长的三分之一，该圆弧对应的圆心角为120°，由几何关系知该卫星轨道半径为r=2R。
设该卫星质量为m，周期为T，地球质量为M。

设同步卫星的质量为m0，

解得；
（2）设该卫星相邻两次经过地球赤道上某点的上空所需的时间为t。
，
解得。
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