2018-2019學(xué)年高中物理粵教版必修二教師用書：第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第三節(jié)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)飛向太空知識目標核心素養(yǎng)1.了解火箭的基本原理，了解萬有引力定律對航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻．2．了解人造衛(wèi)星的軌道和同步衛(wèi)星的知識．3．會區(qū)別分析同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上物體。1。了解我國火箭技術(shù)及人造衛(wèi)星和飛船發(fā)射等的研究情況，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情．2．通過對比“同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上物體”的運行規(guī)律,提高推理及綜合分析能力.一、火箭1．火箭的原理利用火藥燃燒向后急速噴出的氣體產(chǎn)生的反作用力，使火箭向前射出．2．火箭的組成：主要有殼體和燃料兩部分．3．多級火箭:多級火箭是用幾個火箭連接而成的火箭組合．一般用三級．火箭起飛時，第一級火箭的發(fā)動機“點火”,推動各級火箭一起前進，當這一級的燃料燃盡后,第二級火箭開始工作，并自動脫掉第一級火箭的外殼；第二級火箭在第一級火箭基礎(chǔ)上進一步加速,以此類推，最終達到所需要的速度．二、航天技術(shù)的發(fā)展歷程1．遨游太空1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。1961年4月12日，世界第一艘載人宇宙飛船“東方1號”帶著蘇聯(lián)宇航員加加林環(huán)繞地球一圈。1969年7月20日,美國的“阿波羅11號"宇宙飛船將兩名宇航員送上了月球。1971年4月9日，蘇聯(lián)發(fā)射了“禮炮1號”空間站.1973年，美國將“天空實驗室”空間站送入太空，實現(xiàn)了人類無法在地面上進行的各種科學(xué)實驗.1981年4月12日,美國“哥倫比亞號”航天飛機首次載人航天飛行試驗成功.2003年10月15日，我國首次載人航天飛行取得圓滿成功．2．空間探測器1962年美國的“水手2號”探測器第一次對金星進行了近距離考察。1989年美國宇航局發(fā)射的“伽利略號”探測器飛行6年到達木星，對木星進行了長達7年的考察.2003年美國的“勇氣號”與“機遇號”火星探測器分別發(fā)射成功．經(jīng)過七個多月的旅行后，“勇氣號”于2004年1月登陸火星．2007年中國的“嫦娥一號”月球探測器發(fā)射成功．2010年中國的“嫦娥二號"月球探測器發(fā)射成功．2013年中國的“嫦娥三號"月球探測器成功登月．判斷下列說法的正誤．（1）在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9km/s.(√）（2)如果在地面發(fā)射衛(wèi)星的速度大于11。2km/s,衛(wèi)星會永遠離開地球．（√)(3)要發(fā)射一顆人造月球衛(wèi)星，在地面的發(fā)射速度應(yīng)大于16。7km/s.（×）（4)使火箭向前射出的力是它利用火藥燃燒向后急速噴出的氣體產(chǎn)生的作用力．（√）一、火箭與人造衛(wèi)星的發(fā)射1．人造衛(wèi)星：人造衛(wèi)星要進入飛行軌道必須有足夠大的速度．發(fā)射速度大于7。9km/s可進入繞地球飛行的軌道，成為人造地球衛(wèi)星；發(fā)射速度大于或等于11。2km/s可成為太陽的人造行星或飛到其他行星上去．2．三級火箭(1)一級火箭的最終速度達不到發(fā)射人造衛(wèi)星所需要的速度，發(fā)射衛(wèi)星要用多級火箭．（2）三級火箭的工作過程火箭起飛時,第一級火箭的發(fā)動機“點火"，燃料燃盡后，第二級火箭開始工作，并且自動脫掉第一級火箭的外殼，以此類推……由于各級火箭的連接部位需大量附屬設(shè)備,這些附屬設(shè)備具有一定的質(zhì)量，并且級數(shù)越多,連接部位的附屬設(shè)備質(zhì)量越大，并且所需的技術(shù)要求也相當精密,因此,火箭的級數(shù)并不是越多越好，一般用三級火箭．例1（多選)一顆人造地球衛(wèi)星以初速度v發(fā)射后，可繞地球做勻速圓周運動，若使發(fā)射速度增大為2v，則該衛(wèi)星可能（)A．繞地球做勻速圓周運動B．繞地球運動，軌道變?yōu)闄E圓C．不繞地球運動,成為太陽的人造行星D．掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙答案CD解析以初速度v發(fā)射后能成為人造地球衛(wèi)星,可知發(fā)射速度v一定大于第一宇宙速度7.9km/s；當以2v速度發(fā)射時，發(fā)射速度一定大于15.8km/s，已超過了第二宇宙速度11。2km/s,也可能超過第三宇宙速度16。7km/s，所以此衛(wèi)星不再繞地球運行，可能繞太陽運行，或者飛到太陽系以外的宇宙,故選項C、D正確．二、人造地球衛(wèi)星1．人造地球衛(wèi)星的軌道特點衛(wèi)星繞地球運動的軌道可以是橢圓軌道，也可以是圓軌道．（1）衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運動時,地心是橢圓的一個焦點，衛(wèi)星的周期和半長軸的關(guān)系遵循開普勒第三定律．(2)衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運動時，因為地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供了衛(wèi)星繞地球運動的向心力,而萬有引力指向地心，所以地心必定是衛(wèi)星圓軌道的圓心．(3）衛(wèi)星的軌道平面可以在赤道平面內(nèi)（如同步衛(wèi)星),可以通過兩極上空（極地軌道），也可以和赤道平面成任一角度，如圖1所示．圖12．地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星位于地球赤道上方，相對于地面靜止不動,它跟地球的自轉(zhuǎn)角速度相同,廣泛應(yīng)用于通信，又叫同步通信衛(wèi)星．地球同步衛(wèi)星的特點見下表：周期一定與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h＝86400s角速度一定與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同高度一定衛(wèi)星離地面高度h＝r－R≈6R（為恒量)≈3.6×104km速度大小一定v＝eq\f(2πr,T）＝3。07km/s(為恒量)，環(huán)繞方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同向心加速度大小一定a＝0.23m/s2軌道平面一定軌道平面與赤道平面共面例2(多選）“靜止"在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面,為天氣預(yù)報提供準確、全面和及時的氣象資料．設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍,下列說法中正確的是（）A．同步衛(wèi)星距地面的高度是地球半徑的（n－1)倍B．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的eq\r（\f（1，n))C．同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的eq\f(1，n）D．同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的eq\f（1，n)(忽略地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng))答案AB解析地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，所以同步衛(wèi)星距地面的高度是地球半徑的（n－1)倍，A正確．由萬有引力提供向心力得eq\f（GMm,r2）＝eq\f（mv2，r)，v＝eq\r（\f（GM,r))，r＝nR,第一宇宙速度v′＝eq\r（\f(GM，R))，所以同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的eq\r(\f（1，n）），B正確．同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體具有相同的角速度，根據(jù)v＝rω知,同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的速度的n倍，C錯誤．根據(jù)eq\f(GMm，r2)＝ma，得a＝eq\f(GM，r2），則同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的eq\f（1,n2），D錯誤．【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解與應(yīng)用針對訓(xùn)練1如圖2所示，中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)．其中有靜止軌道同步衛(wèi)星和中地球軌道衛(wèi)星．已知中地球軌道衛(wèi)星的軌道高度在5000～15000km，則下列說法正確的是()圖2A．中地球軌道衛(wèi)星的線速度小于靜止軌道同步衛(wèi)星的線速度B．上述兩種衛(wèi)星的運行速度可能大于7。9km/sC．中地球軌道衛(wèi)星繞地球一圈時間大于24小時D．靜止軌道同步衛(wèi)星的周期大于中地球軌道衛(wèi)星的周期答案D三、“赤道上物體”“同步衛(wèi)星”和“近地衛(wèi)星"的比較例3如圖3所示，A為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，B為近地圓軌道衛(wèi)星，C為地球同步衛(wèi)星．三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同，三顆衛(wèi)星的線速度大小分別為vA、vB、vC，角速度大小分別為ωA、ωB、ωC,周期分別為TA、TB、TC，向心加速度分別為aA、aB、aC，則()圖3A．ωA＝ωC〈ωB B．TA＝TC<TBC．vA＝vC<vB D．a(chǎn)A＝aC>aB答案A解析同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步,故TA＝TC，ωA＝ωC,由v＝ωr及a＝ω2r得vC〉vA，aC>aA同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星,根據(jù)eq\f（GMm,r2）＝meq\f（v2,r）＝mω2r＝meq\f(4π2,T2）r＝ma，知vB〉vC，ωB〉ωC,TB〈TC,aB〉aC。故可知vB〉vC>vA，ωB〉ωC＝ωA，TB〈TC＝TA，aB〉aC>aA。選項A正確，B、C、D錯誤．【考點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上物體的比較1．同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星相同點：都是萬有引力提供向心力即都滿足eq\f(GMm,r2)＝meq\f（v2，r）＝mω2r＝meq\f(4π2，T2）r＝ma.由上式比較各運動量的大小關(guān)系,即r越大，v、ω、a越小，T越大．2．同步衛(wèi)星和赤道上物體相同點:周期和角速度相同不同點：向心力來源不同對于同步衛(wèi)星,有eq\f（GMm,r2)＝ma＝mω2r對于赤道上物體，有eq\f(GMm，r2)＝mg＋mω2r因此要通過v＝ωr,a＝ω2r比較兩者的線速度和向心加速度的大?。槍τ?xùn)練2(多選）關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上物體，以下說法正確的是(）A．都是萬有引力等于向心力B．赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等C．赤道上的物體和近地衛(wèi)星的線速度、周期不同D．同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期答案CD解析赤道上的物體是由萬有引力的一個分力提供向心力,A項錯誤;赤道上的物體和同步衛(wèi)星有相同周期和角速度,但線速度不同，B項錯誤；同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有相同的中心天體，根據(jù)eq\f(GMm，r2)＝meq\f(v2，r）＝meq\f（4π2,T2）r得v＝eq\r(\f（GM，r))，T＝2π

eq\r（\f(r3，GM）),由于r同>r近，故v同<v近，T同>T近，D項正確；赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星三者間的周期關(guān)系為T赤＝T同〉T近，根據(jù)v＝ωr可知v赤〈v同,則線速度關(guān)系為v赤〈v同<v近，故C項正確．【考點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比1．(人造衛(wèi)星的發(fā)射）2013年6月11日17時38分，“神舟十號”飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,航天員王亞平進行了首次太空授課．在飛船進入離地面343km的圓形軌道環(huán)繞地球飛行時，它的線速度大小()A．等于7.9km/sB．介于7.9km/s和11.2km/s之間C．小于7。9km/sD．介于7。9km/s和16.7km/s之間答案C解析衛(wèi)星在圓形軌道上運行的速度v＝eq\r（\f(GM，r)).由于軌道半徑r＞地球半徑R，所以v＜eq\r(\f（GM，R)）＝7。9km/s，C正確．2．（對同步衛(wèi)星的認識)下列關(guān)于我國發(fā)射的“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星的說法，正確的是(）A．若其質(zhì)量加倍，則軌道半徑也要加倍B．它在北京上空運行，故可用于我國的電視廣播C．它以第一宇宙速度運行D．它運行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同答案D解析由同步衛(wèi)星的軌道固定可知軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，A錯;同步衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面重合,即在赤道上空運行,不能在北京上空運行,B錯；第一宇宙速度是衛(wèi)星在最低圓軌道上運行的速度，而同步衛(wèi)星在高軌道上運行,其運行速度小于第一宇宙速度，C錯；所謂“同步”就是衛(wèi)星保持與赤道上某一點相對靜止，所以同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,D對．3．（對同步衛(wèi)星的認識）（多選)我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星"在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，成功定點在東經(jīng)77°赤道上空的同步軌道．關(guān)于成功定點的“天鏈一號01星”,下列說法中正確的是（）A．運行速度大于7。9km/sB．離地面高度一定，相對地面靜止C．繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大D．向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等答案BC解析成功定點后的“天鏈一號01星”是同步衛(wèi)星，即T＝24h．由Geq\f（Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝meq\f(4π2，T2）r，得v＝eq\r（\f（GM,r))，T＝2πeq\r（\f（r3,GM））.由于同步衛(wèi)星的軌道半徑r大于地球的半徑R，所以“天鏈一號01星”的運行速度小于第一宇宙速度（7.9km/s），A錯誤．由于“天鏈一號01星”的運行周期T是一定的，所以軌道半徑r一定，離地面的高度一定,B正確．由于ω＝eq\f(2π,T）,且T同〈T月，故ω同>ω月，C正確．同步衛(wèi)星與靜止在赤道上的物體具有相同的轉(zhuǎn)動周期T，且赤道上物體的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，由a＝(eq\f(2π,T))2r得赤道上物體的向心加速度小于同步衛(wèi)星的向心加速度，D錯誤．【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用4．（同步衛(wèi)星與赤道上物體及近地衛(wèi)星的比較)（多選）如圖4所示,同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為v1,向心加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列比值正確的是(）圖4A。eq\f(a1，a2）＝eq\f(r，R) B。eq\f（a1，a2）＝（eq\f(R，r))2C.eq\f(v1，v2）＝eq\f（r,R） D.eq\f(v1,v2）＝eq\r（\f（R,r））答案AD解析同步衛(wèi)星：軌道半徑為r，運行速率為v1,向心加速度為a1；地球赤道上的物體:軌道半徑為R，隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2；以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星．對于衛(wèi)星，其共同特點是萬有引力提供向心力，則Geq\f（Mm,r2)＝meq\f(v2,r),故eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(R，r）)。對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點是角速度相等，則a＝ω2r，故eq\f(a1，a2)＝eq\f（r,R)?！究键c】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比一、選擇題考點一人造衛(wèi)星同步衛(wèi)星1．由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的（)A。質(zhì)量可以不同 B。軌道半徑可以不同C。軌道平面可以不同 D.速率可以不同答案A解析萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動的向心力，eq\f(GMm,r2)＝m(eq\f（2π,T）)2r＝meq\f(v2,r）,解得周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM）)，環(huán)繞速度v＝eq\r(\f（GM，r)）,可見周期相同的情況下軌道半徑必然相同，B錯誤．軌道半徑相同必然環(huán)繞速度相同，D錯誤．同步衛(wèi)星相對于地面靜止在赤道上空，所有的同步衛(wèi)星軌道運行在赤道上空同一個圓軌道上，C錯誤．同步衛(wèi)星的質(zhì)量可以不同，A正確．2。中國計劃2020年左右建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)．如圖1所示，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由5顆靜止軌道衛(wèi)星、27顆中地球軌道衛(wèi)星（離地面高度約21000km）及其他軌道衛(wèi)星共35顆組成．則（）圖1A．靜止軌道衛(wèi)星指相對地表靜止，其可定位在北京正上空B．中地球軌道衛(wèi)星比同步衛(wèi)星速度更快C．中地球軌道衛(wèi)星周期大于24小時D．靜止軌道衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度答案B解析靜止軌道衛(wèi)星即同步衛(wèi)星，其離地面高度約36000km，周期為24h,它的軌道半徑比中地球軌道衛(wèi)星的大，故靜止軌道衛(wèi)星的線速度比中地球軌道衛(wèi)星小，周期比中地球軌道衛(wèi)星大,B正確,C錯誤．靜止軌道衛(wèi)星只能定位在赤道上空，A錯誤．第一宇宙速度是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，D錯誤．【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用3．如圖2所示是小明同學(xué)畫的人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖，則衛(wèi)星（）圖2A．在a軌道運行的周期一定為24hB．在b軌道運行的速度始終不變C．在c軌道運行的速度大小始終不變D．在c軌道運行時受到的地球引力大小是變化的答案D4．我國在軌運行的氣象衛(wèi)星有兩類,如圖3所示，一類是極地軌道衛(wèi)星——“風云1號”,繞地球做勻速圓周運動的周期為12h，另一類是地球同步軌道衛(wèi)星——“風云2號”，運行周期為24h．下列說法正確的是()圖3A．“風云1號"的線速度大于“風云2號"的線速度B．“風云2號”的運行速度大于7。9km/sC．“風云1號”的發(fā)射速度大于“風云2號”的發(fā)射速度D．“風云1號”“風云2號”相對地面均靜止答案A解析由eq\f(r3,T2）＝k知,“風云2號”的軌道半徑大于“風云1號”的軌道半徑,由Geq\f（Mm，r2）＝meq\f(v2,r）得v＝eq\r(\f(GM,r）)，r越大，v越小，所以A正確．第一宇宙速度7.9km/s是最大的環(huán)繞速度，B錯誤．把衛(wèi)星發(fā)射得越遠,所需發(fā)射速度越大，C錯誤．只有同步衛(wèi)星相對地面靜止，所以D錯誤．【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用5.如圖4，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動,a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()圖4A。eq\f(v1,v2）＝eq\r(\f(r2,r1))B。eq\f（v1，v2)＝eq\r（\f（r1,r2))C.eq\f(v1,v2）＝（eq\f（r2,r1)）2D.eq\f（v1，v2)＝（eq\f（r1,r2))2答案A解析由題意知,兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力,根據(jù)Geq\f（Mm，r2）＝meq\f（v2,r)，得v＝eq\r（\f（GM,r）），所以eq\f（v1，v2）＝eq\r(\f(r2，r1)),故A正確,B、C、D錯誤．6．利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星,可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊．目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6。6倍．假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（）A．1h B．4hC．8h D．16h答案B解析萬有引力提供向心力，對同步衛(wèi)星有：eq\f（GMm,r2）＝mreq\f（4π2,T2）,整理得GM＝eq\f(4π2r3,T2）當r＝6。6R地時,T＝24h若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，軌道半徑最小為2R地三顆同步衛(wèi)星如圖所示分布．則有eq\f（4π26。6R地3,T2)＝eq\f（4π22R地3,T′2）解得T′≈eq\f（T，6)＝4h,選項B正確．【考點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解與應(yīng)用考點二赤道上物體、同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星的比較7。如圖5所示，地球赤道上的山丘e、近地衛(wèi)星p和同步衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運動．設(shè)e、p、q的線速度大小分別為v1、v2、v3,向心加速度分別為a1、a2、a3，則()圖5A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3C．a(chǎn)1＞a2＞a3 D．a(chǎn)1＜a3＜a2答案D解析衛(wèi)星的線速度大小v＝eq\r（\f(GM，r))，可見衛(wèi)星距離地心越遠，r越大,則線速度越小，所以v3＜v2。q是同步衛(wèi)星，其角速度ω與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,所以其線速度v3＝ωr3＞v1＝ωr1,選項A、B均錯誤．由Geq\f(Mm,r2）＝ma，得a＝eq\f(GM，r2)，同步衛(wèi)星q的軌道半徑大于近地衛(wèi)星p的軌道半徑，可知向心加速度a3＜a2.由于同步衛(wèi)星q的角速度ω與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，即與地球赤道上的山丘e的角速度相同,但q的軌道半徑大于e的軌道半徑，根據(jù)a＝ω2r可知a1＜a3。根據(jù)以上分析可知，選項C錯誤,D正確．【考點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比8．設(shè)地球半徑為R，a為靜止在地球赤道上的一個物體，b為一顆近地繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，c為地球的一顆同步衛(wèi)星，其軌道半徑為r.下列說法中正確的是（)A．a(chǎn)與c的線速度大小之比為eq\r(\f（r,R））B．a(chǎn)與c的線速度大小之比為eq\r（\f(R,r)）C．b與c的周期之比為eq\r(\f(r，R）)D．b與c的周期之比為eq\f(R，r)eq\r（\f(R，r)）答案D解析物體a與同步衛(wèi)星c角速度相等，由v＝rω可得，二者線速度大小之比為eq\f(R，r），選項A、B均錯誤；而b、c均為衛(wèi)星，由T＝2πeq\r(\f（r3,GM))可得，二者周期之比為eq\f（R,r）eq\r(\f(R，r)），選項C錯誤，D正確．【考點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比【題點】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運動規(guī)律對比二、非選擇題9．(衛(wèi)星周期的計算）據(jù)報道：某國發(fā)射了一顆質(zhì)量為100kg、周期為1h的人造環(huán)月衛(wèi)星，一位同學(xué)記不住引力常數(shù)G的數(shù)值，且手邊沒有可查找的資料，但他記得月球半徑為地球半徑的eq\f(1，4)，月球表面重力加速度為地球表面重力加速度的eq\f(1，6），經(jīng)過推理，他認定該報道是一則假新聞,試寫出他的論證方案．(地球半徑約為6.4×103km,g地取9.8m/s2)答案見解析解析對環(huán)月衛(wèi)星，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得eq\f(GMm，r2)＝meq\f（4π2,T2)r，解得T＝2πeq\r(\f(r3,GM）)則r＝R月時，T有最小值，又eq\f（GM,R\o\al(月2)）＝g月故Tmin＝2πeq\r（\f(R月，g月）)＝2π

eq\r（\f（\f（1，4)R地，\f（1,6)g地））＝2πeq\r（\f(3R地，2g地））代入數(shù)據(jù)解得Tmin≈1.73h環(huán)月衛(wèi)星最小周期為1。73h,故該報道是則假新聞．【考點】人造衛(wèi)星各物理量與半徑的關(guān)系【題點】人造衛(wèi)星各物理量與半徑的關(guān)系10．（同步衛(wèi)星運動參量的計算)已知地球的半徑是6。4×106m，地球的自轉(zhuǎn)周期是24h，地球的質(zhì)量是5。98×1024kg，引力常數(shù)G＝6.67×10－11N·m2/kg2，若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求:(1）地球同步衛(wèi)星的軌道半徑r；(2)地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v的大小，并與第一宇宙速度比較大小關(guān)系．答案（1)4。2×107m(2）3.1×103m/s小于第一宇宙速度解析（1)根據(jù)萬有引力提供向心力得；eq\f（GMm，r2）＝mω2r,ω＝e