2018高中物理第六章万有引力与航天7同步卫星近地卫星赤道物体的异同点分析练习新人教版必修2.doc

同步卫星、近地卫星、赤道物体的异同点分析

（答题时间：20分钟）
1. （四川高考）在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的三颗卫星m1、m2、m3，它们的轨道半径分别为r1、r2、r3，且r1>r2>r3，其中m2为同步卫星，若三颗卫星在运动过程中受到的向心力大小相等，则（　　）
A. 相同的时间内，m1通过的路程最大
B. 三颗卫星中，m3的质量最大
C. 三颗卫星中，m3的速度最大
D. m1绕地球运动的周期小于24小时
2. 有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，b处于地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（　　）

A. a的向心加速度等于重力加速度g
B. c在4 h内转过的圆心角是π/6
C. b在相同时间内转过的弧长最长
D. d的运动周期有可能是20 h
3. （湖北高考）直径约50米、质量约13万吨的小行星“2012DA14”以每小时大约2.8万公里的速度从印度洋苏门答腊岛上空掠过，与地球表面最近距离约为2.7万公里，这一距离已经低于地球同步卫星的轨道。这颗小行星围绕太阳飞行，其运行轨道与地球非常相似，据天文学家估算，它下一次接近地球大约是在2046年。假设图中的P、Q是地球与小行星最近时的位置，已知地球绕太阳圆周运动的线速度是29.8 km/s，下列说法正确的是（　　）

A. 只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率大于29.8 km/s
B. 只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率小于29.8 km/s
C. 只考虑太阳的引力，地球在P点的加速度大于小行星在Q点的加速度
D. 只考虑地球的引力，小行星在Q点的加速度大于地球同步卫星在轨道上的加速度
4. 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倍
B. 同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的倍
C. 同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍
D. 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
5. （江苏高考）2011年8月“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，从此我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的（　　）

A. 线速度大于地球的线速度
B. 向心加速度大于地球的向心加速度
C. 向心力仅由太阳的引力提供
D. 向心力仅由地球的引力提供
6. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆轨道上，在卫星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示。已知同步卫星的运行周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响。求：

（1）卫星在近地点A的加速度大小；
（2）远地点B距地面的高度。

1. C 解析：三颗卫星在运动过程中受到的向心力大小相等，即G ，则m3的质量最小，B项错误；由v＝可知，m1的速度最小，m3的速度最大，相同时间内，m1通过的路程最小，A项错误，C项正确；由T＝2π得，m1绕地球运动的周期大于m2的周期，即大于24小时，D项错误。
2. C 解析：对于卫星a，根据万有引力定律、牛顿第二定律可得，＝mω2r＋mg，故a的向心加速度小于重力加速度g，A项错；由c是同步卫星可知c在4 h内转过的圆心角是，B项错；由＝m得，v＝，故轨道半径越大，线速度越小，故卫星b的线速度大于卫星c的线速度，卫星c的线速度大于卫星d的线速度，而卫星a与同步卫星c的周期相同，故卫星c的线速度大于卫星a的线速度，C项正确；由＝m（）2r得，T＝2π，轨道半径r越大，周期越长，故卫星d的周期大于同步卫星c的周期，故D项错。
3. BCD 解析：只考虑太阳的引力，小行星在Q点的速率小于29.8 km/s，A项错误，B项正确。只考虑太阳的引力，由于地球与太阳距离较近，所以地球在P点的加速度大于小行星在Q点的加速度，C项正确。只考虑地球的引力，由于小行星距离地球较近，所以小行星在Q点的加速度大于地球同步卫星在轨道上的加速度，D项正确。
4. BD 解析：对卫星都有：，所以，B对，A错；因为＝ma向，所以a向＝，而mg＝，g＝，故，C错；由v＝rω知，＝＝n，故D对。
5. AB 解析：飞行器与地球同步绕太阳做圆周运动，所以ω飞＝ω地，由圆周运动线速度和角速度的关系v＝rω得v飞>v地，选项A正确；由公式a＝rω2知，a飞>a地，选项B正确；飞行器受到太阳和地球的万有引力，方向均指向圆心，其合力提供向心力，故C、D选项错。
6. 解：（1）设地球质量为M，卫星质量为m，万有引力常量为G，卫星在A点的加速度为a，

根据牛顿第二定律有G＝ma
设质量为m′的物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，有
G＝m′g
由以上两式得a＝。
（2）设远地点B距地面的高度为h2，卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有：
G（R＋h2）
解得：h2＝－R.。
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