專題1衛(wèi)星的變軌發(fā)射與回收

1、專題1衛(wèi)星的變軌發(fā)射與回收教學(xué)目的1 了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點.2衛(wèi)星變軌問題，衛(wèi)星的發(fā)射與回收?；A(chǔ)感知考點一 同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較（1）相同點都以地心為圓心做勻速圓周運動.同步衛(wèi)星與赤道上的物體具有相同的周期和角速度.不同點同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星均由萬有引力提供向心力；而赤道上的物體是萬有引力的一個分力提供向心力.GM三者的向心加速度各不相同.近地衛(wèi)星的向心加速度a= 2，同步衛(wèi)星的向心加速度a= R2求解.可用a=弓或a= a= R2求解.三者的線速度大小也各不相同.近地衛(wèi)星 r 3,而赤道上的物體 v= R- 3 .考點二衛(wèi)星變軌問題衛(wèi)星在運動

2、中的“變軌”有兩種情況：離心運動和向心運動. 當萬有引力恰好提供衛(wèi)Mm v2星所需的向心力，即Gp = mr時，衛(wèi)星做勻速圓周運動；當某時刻速度發(fā)生突變，所需的向 心力也會發(fā)生突變，而突變瞬間萬有引力不變.、Mm v2制動變軌：衛(wèi)星的速率變小時，使得萬有引力大于所需向心力，即Gy 嚇，衛(wèi)星做近心運動，軌道半徑將變小. 速運動.所以要使衛(wèi)星的軌道半徑變小，需開動反沖發(fā)動機使衛(wèi)星做減2.加速變軌：衛(wèi)星的速率變大時，使得萬有引力小于所需向心力，即Gm，衛(wèi)星做需開動反沖發(fā)動機使衛(wèi)星做加離心運動，軌道半徑將變大.所以要使衛(wèi)星的軌道半徑變大, 速運動.需開動反沖發(fā)動機使衛(wèi)星做加例1地球赤道上有一物體隨地球

3、的自轉(zhuǎn)而做圓周運動，所受的向心力為 F1,向心加速度為a1，線速度為V1，角速度為 3 1；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(wèi)星（高度忽略）所受的向心力為F2,向心加速度為 比，線速度為V2,角速度為 3 2；地球同步衛(wèi)星所受的向心 力為F3，向心加速度為a3,線速度為V3，角速度為33.地球表面重力加速度為 g,第一宇宙 速度為v,假設(shè)三者質(zhì)量相等，則（）A. F1 A. F1 = F2F3C. V1= V2 = vV3B. a= a2= ga3D.3 1= 3 3 3 2近地衛(wèi)星的向心F近地衛(wèi)星的向心FF3，力口3 1= 3 3,因此 V1V3,P和同步通信衛(wèi)星解析赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心

4、力為萬有引力與支持力的合力, 力等于萬有引力，同步衛(wèi)星的向心力為同步衛(wèi)星所在處的萬有引力，故有 速度：a1 a2, a2= g, a3V3 ；角速度 3=-,故有 3 1= 3 3V2A. ViV2V3C. aia2a3圖3B.D.VlV3V2aia3a2解析 由題意可知：山丘與同步衛(wèi)星角速度、周期相同，由可知V1VV3、aia3；對同步衛(wèi)星和近地資源衛(wèi)星來說， 滿足可知V3VV2、a3” “丄,Mm V22,口解析：選CD.由G? = m = mrw得，V =r rV3，3 1 3 3, A、B錯誤；軌道1上的Q點與軌道2上的Q點是同一點，至U地心的距離相同， 根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律

5、知，衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道 2上經(jīng)過Q點時的加速度，同理，衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道 3上經(jīng)過P點時的加速度，CP點時的加速度，C正確.由a=，D正確.限時練1人造近地衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星，下列幾種說法正確的是近地衛(wèi)星可以在通過北京地理緯度圈所決定的平面上做勻速圓周運動近地衛(wèi)星可以在與地球赤道平面有一定傾角且經(jīng)過北京上空的平面上運行近地衛(wèi)星或地球同步衛(wèi)星上的物體，因“完全失重”，它的重力加速度為零地球同步衛(wèi)星可以在地球赤道平面上的不同高度運行地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運動，所受的向心力為，向心加速度為， 線速度為，角速度為，繞地球表面附近做圓周

6、運動的人造衛(wèi)星（高度忽略）所受的向心力為,向心加速度為，線速度為，角速度為；地球同步衛(wèi)星所受的向心力為，向心加速度為，線速 度為，角速度為；地球表面重力加速度為，第一宇宙速度為，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則B.A.B. TOC o 1-5 h z C.D.A、B兩衛(wèi)星的軌道半徑之比和AA、B兩衛(wèi)星的軌道半徑之比和A.， HYPERLINK l bookmark12 o Current Document ，位于赤道面上的一顆人造地球衛(wèi)星繞地球運行，傍晚在赤道上的某人發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星位于自己的正上方相對地面運動， 第二天傍晚同一時刻又發(fā)現(xiàn)此衛(wèi)星出現(xiàn)在自己的正上方，已知地球自轉(zhuǎn)角速度為，地表處重力加速度為，地球半徑

7、為，則對此衛(wèi)星下列論述正確的是A.一定是同步衛(wèi)星可能是同步衛(wèi)星此衛(wèi)星距地面的高度可能是此衛(wèi)星距地面的高度可能是 （2010全國理綜2）已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍。若某行星的平均密度為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的倍，則該行星的自轉(zhuǎn)周期約為A. 6小時 B. 12 小時 C. 24 小時 D. 36 小時（多選）將月球、地球同步衛(wèi)星和靜止在地球赤道上的物體三者進行比較，下列說法正確的是（）.A.三者都只受萬有引力的作用，萬有引力都提供向心力B.月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度C地球同步衛(wèi)星的角速度與靜止在地球赤道上的物體的角速度相同D.地

8、球同步衛(wèi)星相對地心的線速度與靜止在地球赤道上的物體相對地心的線 速度大小相等（多選）同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速度為vi，加速度為ai，地球赤道上 的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為 32，第一宇宙速度為V2，地球半徑為R,則以 下正確的是（）.B.aB.ai32Vi&我國成功實施了“神舟”七號載入航天飛行并實現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌 道飛行，后在遠地點 343千米處點火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道,在此圓軌道上飛船運行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是飛船變軌前后的速度相等飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于超重狀態(tài)飛船在此圓軌道上運動的角速度大于同步衛(wèi)星運動的角速度飛船

9、變軌前通過橢圓軌道遠地點時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度9:如圖（1）所示，地球上空有人造地球同步通信衛(wèi)星，它們向地球發(fā)射微波，但無論同步 衛(wèi)星數(shù)目增到多少個， 地球表面上總有一部分面積不能直接收到它們發(fā)射來的微波，問這個面積S與地球面積之比至少有多大結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字，已知地球半徑。半徑為R,高為h的球缺的表面積為，球面積為。(1)(2)(1)練習(xí)題答案B 做勻速圓周運動的必備條件之一是所受的合力必須指向圓心，人造衛(wèi)星只受到地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力作用，力的方向指向地心，并不是指向緯度平面與地軸相交的軸心上，所以A選項錯。選項B所述的衛(wèi)星具備上述條件，可以用適當?shù)乃俣劝l(fā)射成功此類衛(wèi)

10、星。對于選項C “完全失重”是一種物理現(xiàn)象，表現(xiàn)為物體對支持物（如磅秤）的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ榱?，不能按字面直譯為失去重力，如果重力僅指物體所受地球吸引的力 ，由于人造衛(wèi)星仍受地球引力作用，那么其重力加速度，此現(xiàn)象中重力加速度就是做圓周運動的向心 加速度，因此選項 C錯誤。對于選項 D,因為地球同步衛(wèi)星的運行周期需和地球自轉(zhuǎn)周期相 同，地球質(zhì)量是確定值，其軌道半徑r、周期T和地球質(zhì)量M有定量的關(guān)系：，因此軌道半徑r是確定值，所以選項 D錯誤。:答案：DD 衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供，由萬有引力定律和牛 頓定律，有，所以。由題給條件得。根據(jù)衛(wèi)星軌道是圓周，萬有引

11、力全部提供向心力，衛(wèi)星必須是勻速圓周運動。故有，所以，得 TOC o 1-5 h z C 此衛(wèi)星一定不是同步衛(wèi)星，它的角速度設(shè)為，則有，由和，得，故高度（n=2,3）。5【解析】設(shè)地球半徑為 R，某行星的半徑為則地球的同步衛(wèi)星的周期為Ti=24小時，軌道半徑為ri=7R,密度p 1。某行星的同步衛(wèi)星周期為 匸，軌道半徑為2=,密度p 2= p i/2。4343地球質(zhì)量M= p i n R ,某行星的質(zhì)量 M=p 2 n Fb ,根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定33律分別有兩式化簡得T2= Ti/2=12小時，選項B正確。6解析靜止在地球赤道上的物體不僅受萬有引力作用，還受地面的支持力GMmGM一作

12、用，A錯誤；由-R廠=ma可得a=將，因月球繞地球運轉(zhuǎn)的軌道半徑大于地 球同步衛(wèi)星的軌道半徑，故月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速 度，B正確；地球同步衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)的周期與靜止在地球赤道上物體的周 期相同，所以角速度相同，C正確；由v=R可知，D錯誤.7解析 設(shè)地球質(zhì)量為M,同步衛(wèi)星的質(zhì)量為 m,地球赤道上的物體質(zhì)量為 m,在地球表面附近飛行的物體的質(zhì)量為 m,根據(jù)向心加速度和角速度的22ai r關(guān)系有ai = 3 ir， a2= w 2R, 3 1=3 2，故一=，可知選項 A正確. RMm v2 Mmv2v1fR由萬有引力定律有= mi-，G 氏 =m r，由以上兩式解得 亍=，可知選項D