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题型: 多选题
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多选题

同步卫星相对地面静止,尤如悬在高空中,下列说法中正确的是(  )

A同步卫星可能处于不同的轨道上

B同步卫星的速率是唯一的

C同步卫星加速度大小是唯一的

D各国的同步卫星都在同一圆周上运行

正确答案

B,C,D

解析

解:AD、根据同步卫星与地球自转同步,与地面相对静止,同时卫星受到地球的万有引力提供向心力,指向圆心,万有引力指向地心,故同步卫星只能在赤道上空,所以各国的同步卫星都在同一圆周上运动,故A错误,D正确.

B、因为同步卫星要和地球自转同步,即ω相同,根据F=G=mω2r,因为ω是一定值,所以 r 也是一定值,所以它运行的轨道半径是确定的值,所以同步卫星的高度是唯一的.根据卫星的速度公式v=,所以同步卫星的速率是唯一的,故B正确.

C、根据a=,由于r一定,所以同步卫星的加速度大小是唯一的,故C正确.

故选:BCD.

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题型: 单选题
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单选题

常用的通讯卫星是地球同步卫星,它定位于地球赤道正上方.已知某同步卫星离地面的高度为h,地球自转的角速度为ω,地球半径为R,地球表面附近的重力加速度为g0,该同步卫星运动的加速度的大小为(  )

A0

Bg0

Cω2h

Dω2(R+h)

正确答案

D

解析

解:根据万有引力提供向心力,列出向心力公式:

=ma

a=

在地球表面有g0=

a==

地球自转的角速度等于同步卫星的角速度,

根据圆周运动的公式得:

a=ω2r=ω2(R+h),故ABC错误,D正确

故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

同步卫星相对于地面静止不动,犹如悬在空中一样,下列说法正确的是(  )

A同步卫星处于平衡状态

B同步卫星绕地心的角速度跟地球自转的角速度相等

C同步卫星只能位于赤道上方

D同步卫星的高度和速率是唯一确定的

正确答案

B,C,D

解析

解:A、同步卫星受到地球的万有引力提供向心力做匀速圆周运动,加速度不为零,故A错误.

B、根据同步卫星与地球自转同步,所以所有同步卫星绕地心的角速度跟地球自转的角速度相等,故B正确;

C、根据同步卫星与地球自转同步,相对于地面静止不动,犹如悬在空中一样,所以同步卫星只能位于赤道上方.故C正确;

D、因为同步卫星要和地球自转同步,即ω相同,根据F==mω2r,因为ω是一定值,所以 r 也是一定值,所以它运行的轨道半径是确定的值,所以同步卫星的高度是唯一的.根据v=rω,所以线速度大小是确定的值.故D正确;

故选:BCD.

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题型:填空题
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填空题

(2016•浦东新区一模)用M表示地球质量,R表示地球半径,T表示地球自转周期,G表示万有引力常量,则地面上物体的重力加速度为g=______,地球同步卫星的轨道高度为h=______

正确答案

-R

解析

解:地球表面的物体受到的重力等于万有引力,有:

=mg  

解得:g=

地球的同步卫星的万有引力提供向心力:

=m

解得:r=

那么地球同步卫星的轨道高度为:h=-R;

故答案为:-R.

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题型: 多选题
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多选题

同步卫星相对于地面静止不动,犹如悬在空中一样,下列说法中正确的有(  )

A同步卫星处于平衡状态

B同步卫星绕地心的角速度跟地球自转的角速度相等

C同步卫星只能位于赤道上方,且高度和速率是唯一确定的

D同步卫星的速率一定大于7.9km/s

正确答案

B,C

解析

解:A、同步卫星受到地球的万有引力提供向心力做匀速圆周运动,加速度不为零,故A错误.

B、根据同步卫星与地球自转同步,所以所有同步卫星绕地心的角速度跟地球自转的角速度相等,故B正确;

C、因为同步卫星要和地球自转同步,即ω相同,根据F==mω2r,因为ω是一定值,所以 r 也是一定值,所以它运行的轨道半径是确定的值,所以同步卫星的高度是唯一的.根据v=rω,所以线速度大小是确定的值.故C正确;

D、7.9km/s是第一宇宙速度,第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度.而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,所以同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故D错误;

故选:BC.

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题型: 多选题
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多选题

若我国发射的某颗人造卫星A,距离地面的高度恰好等于地球半径,设地球为均匀的球体,地球的半径为6370km,若已知地球的同步卫星据地面的高度为35600km,则对卫星A的描述正确的是(  )

A该卫星可能绕着地轴上的任一点做匀速圆周运动

B该卫星的周期小于24h

C该卫星的线速度大于3.1km/s

D该卫星的角速度小于地球自转的角速度

正确答案

B,C

解析

解:A、地球对卫星的万有引力充当向心力,所以该卫星只能绕着地心做匀速圆周运动,A错误

B、根据知,r越大,T越小,半径比较大的同步卫星周期为24h,知该卫星的周期小于24h,故B正确;

C、第一宇宙速度V==7.9km/s,卫星的线速度V′==>3.1km/s,故C正确;

D、由B知,卫星的周期小于同步卫星,则角速度大于同步卫星,也大于地球的自转角速度,故D错误;

故选:BC.

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题型: 单选题
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单选题

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,则下列关系正确的是 (  )

①a1:a2=r:R②a1:a2=R2:r2③v1:v2=R2:r2

A①③

B①④

C②③

D②④

正确答案

B

解析

解:①、②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,a1:a2=r:R.故①正确,②错误.

③、④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 G=m,则有:v=

M是地球的质量为M,r是卫星的轨道半径,则得到,v1:v2=.故③错误,④正确.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

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,下列表述错误的是(  )

A卫星距离地面的高度为-R

B该卫星的发射速度应小于11.2km/s

C卫星运行时受到的向心力大小为G

D卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度

正确答案

C

解析

解:万有引力提供向心力

F=F

G=ma=m=m(R+h)

解得

a=(R+h)

v=

F=G

h=-R

故A正确;

B、由于第一宇宙速度为v1=;而同步卫星的速度小于第一宇宙速度;故B正确;

C、向心力大小为G;故C错误;

D、地表重力加速度为g=;故卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度;故D正确;

本题选错误的;故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,则(  )

A同步卫星运行速度是第一宇宙速度的

B同步卫星的运行速度是第一宇宙速的

C同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转速度的

D同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的

正确答案

B

解析

解:A、研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:=m

解得:v=,其中r为同步卫星的轨道半径.

地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,即r=nR,所以v==

而第一宇宙速度为:

所以同步卫星的运行速度是第一宇宙速的 倍.故A错误,B正确.

C、同步卫星的周期与地球自转周期相同,即同步卫星和地球赤道上物体随地球自转具有相等的角速度.

根据圆周运动公式得:v=ωr,

因为r=nR

所以同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转速度的n倍,故C错误.

D、研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:=ma,

解得:a=

根据地球表面万有引力等于重力得:=mg,

则g=

那么==

所以同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍.故D错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

通信卫星又叫同步卫星,下面关于同步卫星的说法中不正确的是(  )

A所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内

B所有的地球同步卫星的质量都相等

C所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运动的角速度都相等

D所有的地球同步卫星离地心的距离都相等

正确答案

B

解析

解:A、所有的地球同步卫星的必要条件之一:是它们的轨道都必须位于地球的赤道平面内,故A正确.

B、C、D同步卫星的角速度等于地球自转的角速度,周期等于地球自转的周期,由万有引力等于向心力知无法计算卫星质量m,但高度是一定的,故B不正确,CD正确.

此题选不正确的,故选:B

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题型: 多选题
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多选题

2013年1月14日,北斗卫星导航系统的第一个名用示范工程启动,已知该系统的第16颗卫星在距地面约36000Km的地球同步轨道上绕行,则关于该卫星以下说法正确的是(  )

A运行速度小于第一宇宙速度

BB发射速度必须大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度

C在运行时可以经过连云港的正上方,且离地面的高度是一定的

D运行的角速度和站在赤道上随地球一起自转的人的角速度相同

正确答案

A,D

解析

解:A、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度.而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,

根据v=可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,第二宇宙速度是脱离地球的束缚的速度,第二宇宙速度大于第一宇宙速度,故A正确,B错误.

C、它若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,因此同步卫星相对地面静止不动,故C错误,

D、根据万有引力提供向心力,列出等式:=m(R+h),其中R为地球半径,h为同步卫星离地面的高度.由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,所以T为一定值,根据上面等式得出:同步卫星的角速度和站在赤道上随地球一起自转的人的角速度相同,故D错误.

故选:AD.

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题型:简答题
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简答题

分GPS全球定位系统导航卫星绕地球运行的周期为T,地球半径用R表示,地球表面的重力加速度为g,求此卫星离地面高度h.

正确答案

解:

卫星在轨道上运行:

卫星距地面高度h=r-R

对地面上质量为m0的物体有

联立解得

答:此卫星离地面高度-R.

解析

解:

卫星在轨道上运行:

卫星距地面高度h=r-R

对地面上质量为m0的物体有

联立解得

答:此卫星离地面高度-R.

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题型: 单选题
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单选题

2012年5月26日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,成功地将“中星2A”地球同步卫星送入太空,为我国广大用户提供广播电视及宽带多媒体等传输业务.下列关于地球同步卫星的说法中正确的是(  )

A可以定点在北京的正上方,离地心的距离按需要选择不同的值

B只能定点在赤道的正上方,且离地心的距离是一定的

C运行的线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

D质量不同的地球同步卫星,运行速度不同

正确答案

B

解析

解:A、它若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.所以只能定点在赤道的正上方,根据万有引力提供向心力,列出等式:=m(R+h),其中R为地球半径,h为同步卫星离地面的高度.由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,所以T为一定值,根据上面等式得出:同步卫星离地面的高度h也为一定值.故A错误,B正确

C、第一宇宙速度的圆轨道最大的速度,第二宇宙速度是脱离地球的速度,所以地球同步卫星运行的线速度小于第一宇宙速度,故C错误

D、由于轨道半径一定,则线速度的大小也一定,质量不同的地球同步卫星,运行速度大小也一定,故D错误

故选B.

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题型: 单选题
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单选题

发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火.将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图),则当卫星分别在1,2,3 轨道上正常运行时,以下说法正确的是(  )

A卫星在轨道3上的周期小于在轨道1的周期

B卫星经轨道2由Q向P运动过程中速率变小

C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度

D卫星在轨道2上经过P点的速率大于它在轨道3上经过P点的速率

正确答案

B

解析

解:A:根据开普勒第三定律(类似),卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上周期.故A错误;

B:根据开普勒第二定律,卫星在近地点的速度大,在远地点的速度小,故B正确;

C:卫星在轨道1上经过Q点时的加速度和它在轨道2上经过Q点时的加速度都是由万有引力提供的.在同一点,万有引力相等,故加速度也相等.故C错误;

D:同C,卫星在轨道2上经过P点的加速度(万有引力)等于它在轨道3上经过P点的加速度;卫星在轨道2上经过P点时开始做向心运动,提供的加速度(万有引力)大于需要的加速度(),所以轨道2上经过P点的速率小于它在轨道3上经过P点的速率.故D错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

关于地球同步通讯卫星,下述说法正确的是(  )

A若将同步卫星质量增加一倍,其同步轨道半径将变为原来的2倍

B同步卫星绕行速度为7.9km/s

C同步卫星相对地面处于静止,所以能利用它进行电视转播

D如果同步卫星距地面的高度发生了变化,它仍能与地球同步

正确答案

C

解析

解:A、根据万有引力提供向心力,列出等式:=,其中R为地球半径,h为同步卫星离地面的高度.

由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,所以T为一定值,根据上面等式得出:同步卫星离地面的高度h也为一定值.

所以将同步卫星质量增加一倍,其同步轨道半径不变,故A错误;

B、第一宇宙速度7.9km/s是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度.而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,根据v的表达式可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度.故B错误;

C、同步卫星相对地面处于静止,所以能利用它进行电视转播,故C正确;

D、如果同步卫星距地面的高度发生了变化,根据周期T=2π,周期将发生变化,所以不能与地球同步,故D错误;

故选:C.

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