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2016高考物理总复习 4章卫星变轨问题分析专项训练 新人教版

2023-04-28 来源:步旅网
专项训练 卫星变轨问题分析 人造卫星的变轨问题的分析方法

人造卫星沿圆形轨道环绕地球运动,因为大气阻力的作用,其运动的高度逐渐变化,由于高度变化很慢,在变化过程中的任一时刻,仍可认为卫星满足匀速圆周运动规律. 卫星在原轨道上受空气阻力的作用,速度有减小的趋势,当万有引力大于其圆周运动所需向心力时,卫星将做向心运动.在做向心运动的过程中,万有引力对卫星做正功,使其速度增大,到低轨道后达到新的稳定运行状态.所以卫星由于大气阻力作用降到低轨道运行.但其环绕速度反而会增大,其周期也变短.

一、同一点的加速度的分析

【例1】 发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1上,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,然后再次点火,将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图所示,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,下列说法中正确的是( )

A.卫星在轨道1上的速率大于在轨道3上的速率 B.卫星在轨道1上的周期大于在轨道3上的周期 C.卫星在轨道2上的周期小于在轨道3上的周期

D.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

【解析】 设卫星和地球的质量分别为m和M,卫星速率为v,轨道半径为r,则有GMm r2

v2=m,得到v=rGM1和3为圆周运动可知,半径小,环绕速率大,故A项正确;r

由开普勒定律知,对绕同一中心天体的所有卫星,轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次 R3Mm方的比值都相等,即k,判断出T3>T2>T1,故B项错误,C项正确;由F=G=ma,得aTr

=2a的大小与r成反比.在Q点时,卫星无论沿1还是2轨道运行,到地心的距离r都是相等的,因此在Q点的向心加速度应相等,故D项错误. 【答案】 AC GMr2 1

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