人造地球卫星问题大盘点.doc

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1、人造地球卫星问题大盘点　　由于人造卫星、宇宙飞船、航天飞机的问世，使人们不断地探索宇宙，为开发宇宙新能源而努力，是当今世界先进的科学领域，近几年针对人造卫星问题考查的频率较高，卫星问题与现代科技结合密切，出应用型试题，结合实际，正是今后高考的命题趋势。现就卫星问题盘点如下，供同学们学习参考。 　　一、卫星的原理 　　当地球与物体之间的万有引力恰好提供物体围绕地球做匀速圆周运动的向心力时，物体就会围绕地球永远运动下去，就成了地球的人造卫星。 　　二、卫星轨道 　　卫星运动时，地球对其万有引力提供向心力，所以卫星的轨道平面必过地球球心。其可能轨道分别如图1、2、3所示

2、．但卫星不可能位于某一纬度平面上，如图4所示，原因是卫星仅受一个万有引力作用，这个万有引力将分解成垂直地轴的向心力和指向赤道面的分力，由牛顿第二定律可知，卫星将会在该方向上加速而脱离纬度平面。由于地球的自转，图2所示卫星轨道平面不可能总和某一经线圈所在平面重合。  　　三、人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 　1）运动速度：由得，即半径越大，线速度越小。 　　角速度：由得，即半径越大，角速度越小。 　　周期：由得，即半径越大，周期越长。 　　向心加速度：得，即半径越大，向心加速度越小。也为该处的重力加速度。　2)求中心天体的质量或密度（设中心天体的半径

3、） 　　若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的周期与半径 　　 　　若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与半径 　　　　若已知卫星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度与周期 　　　　若已知中心天体表面的重力加速度及中心天体的球半径 　　　　例1　一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，认为行星是密度均匀的球体，要确定该行星的密度，只需要测量（  ） 　　A．飞船的轨道半径                        B．飞船的运行速度 　　C．飞船的运行周期                        D．行星的质量 　　 　 　　例2　“神舟六号”飞行到

4、第５圈时，在地面指挥控制中心的控制下，由近地点250km圆形轨道1经椭圆轨道2转变到远地点350km的圆轨道3。设轨道2与1相切于Q点，与轨道3相切于P点，如图３所示，则飞船分别在1、2、轨道上运行时（　　）  　　A．飞船在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 　　B．飞船在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 　　C．飞船在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点的加速度 　　D．飞船在轨道2上经过P点时的加速度等于在轨道3上经过P点的加速度 　　　例3　在地球上（看做质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（　 ） 　　A．它们的质

5、量可能不同 　　B．它们的速度可能不同 　　C．它们的角速度可能不同 　　D．它们离地心的距离可能不同 　四、同步地球卫星（通讯卫星） 　　（1）所谓的同步地球卫星就是相对地球静止的和地球具有相同周期的卫星，T=24小时。 　　（2）同步地球卫星必位于赤道的上方，相对地面的高度为定值，与地球的自转方向相同。 　　五、宇宙速度 　　（1）由知，当卫星绕地球近表上空运行时，半径最小，运行速度最大，称为第一宇宙速度，其大小为。若卫星的发射速度小于第一宇宙速度，则卫星所受万有引力大于卫星所需向心力而使卫星落回地球。因此，发射卫星的最小速度不能小于第一宇宙速度，所以说第一宇

6、宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星运行的最大环绕速度。这里的规律同样适用于其它星体。 　　（2）卫星能挣脱地球引力的速度，称为第二宇宙速度（脱离速度），其大小为。 　　（3）卫星能挣脱太阳引力的速度，称为第三宇宙速度（逃逸速度），其大小为。 　　六、卫星的发射、回收和对接 　　（1）卫星的发射速度要求大于或等于，小于。 　　卫星的高度越高，要求发射的速度就要越大，在上升过程机械能守恒，动能转化成势能，速度逐渐减小，到达该轨道的速度都要比低轨道的速度小，同一卫星所在处的轨道越高，机械能越大。 　　（2）发射同步卫星一般采用变轨发射的方法 　　首先利用第一级火箭将卫星

7、送到180—200km的高空，绕地球做匀速圆周运动，该轨道为停泊轨道A。当到达赤道上空时，第二、三级火箭点火，此时卫星的速度增加，万有引力不足以提供向心力而发生离心运动，进入赤道平面内的椭圆轨道B。当卫星到达最远点时，恰好到达同步轨道c，由于克服地球引力做功速度减小，万有引力大于所需的向心力，因而要在该处启动卫星发动机，提高卫星的速度，使万有引力恰好提供向心力，卫星就停留在同步轨道c上，如图５所示。　　（3)卫星的变轨问题 　　卫星绕中心天体稳定运动时万有引力提供了卫星做匀速圆周运动的向心力，有．当卫星由于某种原因速度突然增大时，，卫星将做离心运动；当突然减小时，

8、，卫星做向