高三物理复习难点5_卫星运行特点分析及应用.doc

高三物理复习难点5 卫星运行特点分析及应用 难点提要 卫星运行问题与物理知识（如万有引力定律、匀速圆周运动、牛顿运动定律等）及地理知识有十分密切的相关性，且卫星运行问题贴近科技前沿，以此为背景的高考命题立意高、情景新、综合性强。考生应试失误的原因主要表现在：⑴对卫星运行的过程及遵循的规律认识不清，理解不透，难以建立清晰的物理情景。⑵对卫星运行中力与运动量间、能量转化间的关系难以明晰，对诸多公式含义模糊不清。 一、卫星的运行及规律：通常，卫星运行过程中所受万有引力并不刚好提供向心力，此时，卫星的运行速率及轨道半径不断发生变化，万有引力做功，卫星运行不稳定；而当它所受万有引力刚好提供向心力时，它的运行速率就不再发生变化，轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动，卫星稳定运行。 处于稳定运行状态的卫星，其运行速率、轨道半径不变；万有引力刚好提供向心力，即GMm/r2＝mv2/r。卫星运行速度与其运行轨道为一一对应关系。而不稳定运行的卫星则不然。 二、同步卫星是相对地球表面静止的稳定运行卫星，其运行特点可概括为“四定”： 1、地球同步卫星一定位于赤道的正上方，不可能在与赤道平行的其他平面上。 2、地球同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。 3、地球同步卫星的轨道半径：据牛顿第二定律有GMm/r2＝mω02r，式中ω0即地球自转角速度，所以同步卫星的轨道半径为r＝4.24×104 km。，其离地面高度也是一定的。 4、地球同步卫星的线速度：地球同步卫星的线速度大小v＝ω0r为定值，绕行方向与地球自转方向相同。（我国计划建设除甘肃酒泉、山西太原和四川西昌外的第四个卫星发射中心，选址为海南，为什么？） 歼灭难点训练 1、用m表示地球同步卫星的质量、M表示地球的质量、R0表示地球的半径、g0表示地球表面处的重力加速度、T0表示地球自转的周期，则地球同步卫星的环绕速度v可表示为　　　 　　；卫星离地面的高度h可表示为　　 　　　；地球同步卫星所受的地球对它的万有引力F的大小可表示为　　　　 　　。 2、由于万有引力定律和库仑定律都遵守平方反比律，所以力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比。例如电场中反映各点强弱的物理量是电场强度，其定义式为E＝F/q。在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M，半径为R，地球表面处重力加速度为g，引力常量为G。如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则下列表达式中能反映该点引力强弱的是（　　） A．G B．G C．G D． 3、设想在地面上通过火箭将质量为m的“人造小月亮”送入月球轨道，至少要做功W。若月球的轨道半径为R，地球半径为r，地球表面处的重力加速度为g，不考虑月球对“人造小月亮”的影响，忽略空气阻力，取地面为零势能面，则“人造小月亮”在月球轨道运行时（　　） A．动能为 B．动能为 C．势能为mgR　　 D．势能为W－ 4、美国天文学家于2004年3月15日宣布，他们发现了可能成为太阳系第十大行星的以女神“塞德娜”命名的红色天体。如果把该行星的轨道近似为圆轨道，则它绕太阳公转的轨道半径约为地球绕太阳公转轨道半径的470倍，是迄今为止发现的离太阳最远的太阳系行星。该天体半径约为1000km，约为地球半径的1/6。由此可估算它绕太阳公转的周期最接近（　　） A．15年　　　B．60年　　　C．470年　　　D．104年 5、均匀分布在地球赤道平面上的三颗同步通信卫星能够实现除地球南北极等少数地区外的“全球通信”。已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g，同步通信卫星所在轨道处的重力加速度为g′，地球自转周期为T，则三颗同步通信卫星中任两颗间的距离可表示为（　　） A． B． C．R D．2R 6、土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等、线度从1μm到10m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3×104km延伸到1.4×105km。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h，则土星的质量约为（　　） A．9.0×1016kg B．6.4×1017kg C．9.0×1025kg D．6.4×1026kg 7、某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变。每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为r1，后来变为r2，r2＜r1。以Ek1、Ek2表示卫星在这两个轨道上的动能，T1、T2表示卫星在这两个轨道上绕地球运动的周期，则（　　　） A．Ek2＜Ek1，T2＜T1 B．Ek2＜Ek1，T2＞T1 C．Ek2＞Ek1，T2＜T1 D．Ek2＞