2023屆浙江高三物理高考復(fù)習(xí)微專題模型精講第24講同步、近地衛(wèi)星模型、赤道物體轉(zhuǎn)動(dòng)模型及其物理量的比較(含詳解)

第24講同步、近地衛(wèi)星模型、赤道物體轉(zhuǎn)動(dòng)模型及其物理量的

比較I真題示例1.（天津高考）探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比（ ）A.軌道半徑變小 B.向心加速度變小C.線速度變小 D.角速度變小—.知識(shí)回顧1.人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）一種模型：無(wú)論自然天體（如地球、月亮）還是人造天體（如宇宙飛船、人造衛(wèi)星）都可以看成質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體（視為靜止）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（2）兩條思路：①萬(wàn)有引力提供向心力，即卓=ma.。②天體對(duì)其表面的物體的萬(wàn)有引力近似等于重力，即記=mg或gK=GM（R、g分別是天體的半徑、表面重力加速度），公式gR?=GM應(yīng)用廣泛，被稱為“黃金代換”。（3）地球衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)（將衛(wèi)星軌道視為圓）物理量推導(dǎo)依據(jù)表達(dá)式最大值或最小值線速度Mm vJG2—inr rv=dGMr當(dāng)r=R時(shí)有最大值，v=7.9km/s角速度Mm 2G-rr37r3當(dāng)r=R時(shí)有最大值周期G蘆=m(1戶T=2n、篇當(dāng)r=R時(shí)有最小值，約85min向心加速度MmG-=manrGMan=r當(dāng)r=R時(shí)有最大值，最大值為g軌道平面圓周運(yùn)動(dòng)的圓心與中心天體中心重合共性：距地面越高，軌道半徑大，運(yùn)動(dòng)越慢，周期越長(zhǎng)——高軌低速（線速度、角速度加速度）長(zhǎng)周期2.近地衛(wèi)星及其速度大小近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行線速度約為7.9km/s。這個(gè)速度值又叫第一宇宙速度/s,人造衛(wèi)星的最小發(fā)

射速度，也是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度。計(jì)算方法Gm地,、,mm地 v2Gm地(1)由G-^2-=nTj^,解得：v=Aj2⑵由mg=m^",解得：v=y[gR..地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)(1)不偏不倚：軌道平面一定，軌道平面和赤道平面重合繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。(2)不快不慢：周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T=24h=86400s.角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。線束度和加速度大小一定.設(shè)其運(yùn)行速度為V,^Mmv-11JG設(shè)其運(yùn)行速度為V,^Mmv-11JG(R+h)2=mR+h,所以v=IGM、R+h=3.1X103m/s。由G(R+h)2=ma得a=G(R+h)2=gh=0.23m/s2o(3)不高不低：士』Mm4n23 3/GM? . ?高度一定，據(jù)Gpr=m{r得r=、/而r=4.23X10km,衛(wèi)星離地面高度h=r-R"6R(為恒量)。轉(zhuǎn)道半徑一定。。.極地衛(wèi)星極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。如下圖所示：二.近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上物體的運(yùn)行問題比較1.衛(wèi)星的軌道(1)赤道軌道：衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi)，同步衛(wèi)星就是其中的一種.(2)極地軌道：衛(wèi)星的軌道過南、北兩極，即在垂直于赤道的平面內(nèi)，如極地氣象衛(wèi)星.(3)其他軌道：除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道.所有衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心.(4)重要數(shù)據(jù)：①地球的公轉(zhuǎn)周期為1年，其自轉(zhuǎn)周期為1天(24小時(shí))，地球半徑約為6.4X10，km,地球表面重力加速度g約為9.8m/s2.②月球的公轉(zhuǎn)周期約27.3天，在一般估算中常取27天.③人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行半徑最小為「=6.4X10、km,運(yùn)行周期最小為T=84.8min,運(yùn)行速度最大為v=7.9km/s.2.兩個(gè)向心加速度X衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的向心加速度物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度產(chǎn)生原因由萬(wàn)有引力產(chǎn)生由萬(wàn)有引力的一個(gè)分力（另一分力為重力）產(chǎn)生方向指向地心垂直且指向地軸大小a='（地面附近a近似等于g）a=r?2,r為地面上某點(diǎn)到地軸的距離，3為地球自轉(zhuǎn)的角速度特點(diǎn)隨衛(wèi)星到地心的距離的增大而減小從赤道到兩極逐漸減小3.兩種周期（1）自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間，取決于天體自身轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢.（2）公轉(zhuǎn)周期是運(yùn)行天體繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)一周所需的時(shí)間，TuZn'/W，取決于中心天\lGM體的質(zhì)量和運(yùn)行天體到中心天體的距離.4.解題技巧同步衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的共同點(diǎn)是具有相同的角速度和周期。當(dāng)比較近地衛(wèi)星和赤道上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，往往借助同步衛(wèi)星這一紐帶使問題迎刃而解。三.例題精析例1.如圖所示，A為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，B為近地圓軌道衛(wèi)星，C為地球同步衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同，線速度大小分別為VA、VB>VC,角速度大小分別為3A、3B、3C,周期分別為Ta、Tb、Tc.向心加速度分別為aA、aB、ac.則（ ）一/.3A=3C<3BB.Ta=Tc<TbC.va=vc<vbD.aA=ac>aB例2.我國(guó)的航天事業(yè)正飛速發(fā)展，“天宮”空間站正環(huán)繞地球運(yùn)行，“天問一號(hào)”環(huán)繞器正環(huán)繞火星運(yùn)行。假設(shè)它們都是圓形軌道運(yùn)行，地球與火星質(zhì)量之比為p,“天宮”空間站與“天問一號(hào)”環(huán)繞器的軌道半徑之比為k。“天宮”空間站與“天問一號(hào)”環(huán)繞器的（ ）A.運(yùn)行周期之比為# B.加速度之比為pl?C.動(dòng)能之比為七 D.運(yùn)行速度之比為犧例3.2020年6月23日9時(shí)43分，我國(guó)“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，全球組網(wǎng)完美收官。在“北斗三號(hào)”的30顆組網(wǎng)衛(wèi)星中，包含3顆地球靜止軌道衛(wèi)星（即同步衛(wèi)星）。另外還有24顆中圓地球軌道衛(wèi)星，于2019年就已全部完成發(fā)射，運(yùn)行在距離地面2萬(wàn)多千米的軌道上，軌道周期約為12小時(shí)。關(guān)于靜止軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）A.中圓地球軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于7.9km/sB.靜止軌道衛(wèi)星的加速度大于中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度C.中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度大于地球赤道上物體的加速度D.靜止軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星相比，中圓地球軌道衛(wèi)星的動(dòng)能更大四.舉一反三，鞏固練習(xí)1.中國(guó)航天''超級(jí)2021“，天和核心艙一飛沖天，中國(guó)正式邁入空間站時(shí)代，“天問一號(hào)”火星著陸，“羲和號(hào)”實(shí)現(xiàn)中國(guó)太陽(yáng)探測(cè)零的突破，長(zhǎng)征系列火箭發(fā)射超過400次……這一年，無(wú)數(shù)航天人接力探索，成就了這史無(wú)前例的航天大年!根據(jù)已知信息，下列選項(xiàng)中判斷不正確的是（ ）A.天和核心艙繞地球穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)離地球表面大約400公里，則天和核心艙運(yùn)行周期一定小于24小時(shí)“天問一號(hào)”火星探測(cè)器著陸前在停泊軌道運(yùn)行，停泊軌道是橢圓，則探測(cè)器在近火點(diǎn)的速度一定大于遠(yuǎn)火點(diǎn)速度“羲和號(hào)”人造地球衛(wèi)星運(yùn)行于距離地球517公里高度的軌道，這個(gè)軌道經(jīng)過地球的南北極，則“羲和號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于第二宇宙速度.D.長(zhǎng)征系列火箭發(fā)射時(shí)是掌噴出氣流的反沖作用獲得巨大速度，則同一火箭噴出相同質(zhì)量氣體時(shí)，氣流的速度越大，火箭獲得的速度就越大如圖所示，A為地球表面赤道上的物體，B為軌道在赤道平面內(nèi)的氣象衛(wèi)星，C為在赤道上空的地球同步衛(wèi)星，已知衛(wèi)星C和衛(wèi)星B的軌道半徑之比為4：1,且兩衛(wèi)星的繞行方向相同，下列說法正確的是（ ）A.A、B,C的線速度大小關(guān)系為va〈vb<vcB.A,B、B.A,B、C的角速度大小關(guān)系為3A<3B<3CC.在衛(wèi)星B中一天內(nèi)可看到8次日出A、B、C的向心加速度大小關(guān)系為aA<aB〈ac.如圖所示，三顆衛(wèi)星A、B、C都在赤道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中B為同步衛(wèi)星，D為地球赤道地面上靜止的物體。則下列說法正確的是（ ）B.物體D的向心加速度比衛(wèi)星B的向心加速度小衛(wèi)星CB.物體D的向心加速度比衛(wèi)星B的向心加速度小衛(wèi)星C繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于24小時(shí)C.三顆衛(wèi)星中A的角速度最小D.三顆衛(wèi)星中C的線速度最大地球地球.兩顆人造衛(wèi)星A和B,其軌道近似為圓，如圖虛線所示。則兩者相比（A.A的周期較大 B.A的角速度較大C.B的運(yùn)動(dòng)速度較小D.B的向心加速度較小.北京時(shí)間2022年4月16日09時(shí)56分，“神舟十三號(hào)”在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，首次實(shí)施快速返回。如圖所示是“神舟十三號(hào)”載人飛船與“天和核心艙”分離后，在較低軌道上運(yùn)行，“天和核心艙”繼續(xù)在較高軌道運(yùn)行,它們都繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（

天和核心艙A.分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的運(yùn)行速度小于“天和核心天和核心艙艙”的運(yùn)行速度B.分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的運(yùn)行周期大于“天和核心艙”的運(yùn)行周期C.分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的動(dòng)能大于分離前“神舟十三號(hào)”載人飛船的動(dòng)能D.“神舟十三號(hào)”載人飛船與“天和核心艙”分離后，若要降入更低軌道需要再次加速A.該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處減速6.中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可為全球用戶提供定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，該導(dǎo)航系統(tǒng)由多顆不同軌道的衛(wèi)星組成。如圖所示，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射需要經(jīng)過幾次變軌，例如某次變軌，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在P處變軌到橢圓軌道2上，最后由軌道2在Q處變軌進(jìn)入圓軌道3,軌道1、2相切于P點(diǎn)，軌道2、3相切于A.該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處減速B.該衛(wèi)星在軌道從軌道1到軌道2再到軌道3,機(jī)械能逐漸增大C.該衛(wèi)星在軌道3的動(dòng)能大于在軌道1的動(dòng)能D.該衛(wèi)星在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度小于在軌道2上Q點(diǎn)的加速度2022年5月10日1時(shí)56分，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船采用快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)，順利與在軌運(yùn)行的天和核心艙進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。對(duì)接前，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，近地點(diǎn)A和遠(yuǎn)地點(diǎn)B,如圖所示；天和核心艙在離地球表面高度h處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若對(duì)接地點(diǎn)在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)B處，下列說法正確的是（ ）

y…艙y…艙A.天舟四號(hào)在A點(diǎn)的運(yùn)行速度小于在B點(diǎn)的運(yùn)行速度B.在遠(yuǎn)地點(diǎn)B天舟四號(hào)所受地球的引力一定等于天和核心艙所受地球的引力C.天舟四號(hào)在B點(diǎn)點(diǎn)火加速，才能與天和核心艙順利完成對(duì)接D.天舟四號(hào)從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增大，機(jī)械能減小7.中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，2020年7月31日上午，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。同步衛(wèi)星是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)非常重要的組成部分，如圖所示為地球某同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)換軌道示意圖，其中I為近地軌道，n為轉(zhuǎn)換軌道，in為同步軌道，下列說法正確的是（ ）A.赤道上靜止物體的向心加速度為ao,I軌道上衛(wèi)星的加速度為ai,Hl軌道上衛(wèi)星的加速度為a3,則加速度的大小關(guān)系為a3>ai>aoB.在II軌道上，從P到Q的過程中機(jī)械能增加C.在P點(diǎn)，II軌道的線速度大于I軌道的線速度D.II軌道的運(yùn)行周期大于HI軌道的運(yùn)行周期2020年6月23日，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中最后一顆衛(wèi)星在西昌發(fā)射中心成功發(fā)射。至此我國(guó)自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始運(yùn)行，提供導(dǎo)航服務(wù)。人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道。如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星從圓軌道I的P點(diǎn)先變軌到橢圓軌道II,然后再次回到P點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道III。則下列說法正確的是（ ）A.衛(wèi)星在軌道I上的運(yùn)行速度大于7.9km/sB.衛(wèi)星在軌道1［上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在P點(diǎn)的速度小于Q點(diǎn)的速度C.衛(wèi)星在軌道I上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于衛(wèi)星在軌道II上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D.衛(wèi)星從軌道1的P點(diǎn)變軌進(jìn)入軌道II后機(jī)械能減小.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自行研制開發(fā)的三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS）,該系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。關(guān)于這些衛(wèi)星，以下說法正確的是（ ）5顆同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道不一定在同一平面內(nèi)5顆同步衛(wèi)星入軌后可以位于北京正上方5顆同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定小于7.9km/sD.導(dǎo)航系統(tǒng)所有衛(wèi)星中，運(yùn)行軌道半徑越大，運(yùn)行周期越小.在北京2022年冬季奧運(yùn)會(huì)即將開幕之際?！凹忠惶?hào)"衛(wèi)星從太空傳回了北京冬奧會(huì)、平昌冬奧會(huì)等歷屆冬奧會(huì)場(chǎng)館影像。從衛(wèi)星影像中可以看到，每個(gè)場(chǎng)館都包含了奧林匹克競(jìng)技精神和獨(dú)具一格的城市風(fēng)韻。已知“吉林一號(hào)”衛(wèi)星星座中某顆衛(wèi)星運(yùn)行在太陽(yáng)同步軌道上，每天繞地球轉(zhuǎn)16圈，若地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于該衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）A.該衛(wèi)星的向心加速度大于地球表面的重力加速度B.該衛(wèi)星的線速度小于地球赤道上隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體的線速度C.該衛(wèi)星每繞地球一周，地球自轉(zhuǎn)22.5°D.該衛(wèi)星的軌道半徑與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑之比為1：4第24講同步、近地衛(wèi)星模型、赤道物體轉(zhuǎn)動(dòng)模型及其物理量的比較I真題示例I真題示例1.（天津高考）探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比（A.軌道半徑變小A.軌道半徑變小B.向心加速度變小C.線速度變小C.線速度變小D.角速度變小【解答】解：由于【解答】解：由于G饕=m（竿Ar,所以r=喀T變小，r變小，A正確。又G?9=7nan，an=r變小，an增大，B錯(cuò)誤。r變小，v增大，Cr變小，v增大，C錯(cuò)誤。r變小，3增大，D錯(cuò)誤由G—2-=mo/r,u,rMmv2由=m—,故選：Ao知識(shí)回顧1.人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）一種模型：無(wú)論自然天體（如地球、月亮）還是人造天體（如宇宙飛船、人造衛(wèi)星）都可以看成質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體（視為靜止）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。1///I（2）兩條思路：①萬(wàn)有引力提供向心力，即避=勿島。r②天體對(duì)其表面的物體的萬(wàn)有引力近似等于重力，即方=儂或柩g分別是天體的半徑、表面重力加速度），公式g〃=G"應(yīng)用廣泛，被稱為“黃金代換”。（3）地球衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)（將衛(wèi)星軌道視為圓）物理量推導(dǎo)依據(jù)表達(dá)式最大值或最小值線速度Mm /G-2=fir-r r回r當(dāng)r="時(shí)有最大值，v=7.9km/s角速度Mm 2rr“7畫r當(dāng)尸="時(shí)有最大值周期Gf-\T)r7=2n\g1GM當(dāng)T="時(shí)有最小值，約85min

向心加速度(ry=ma?rGMr當(dāng)r=A>時(shí)有最大值，最大值為g軌道平面圓周運(yùn)動(dòng)的圓心與中心天體中心重合共性：距地面越高，軌道半徑大，運(yùn)動(dòng)越慢，周期越長(zhǎng)一一高軌低速(線速度、角速度加速度)長(zhǎng)周期2.近地衛(wèi)星及其速度大小近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行線速度約為7.9km/s。這個(gè)速度值又叫第一宇宙速度/s,人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度。計(jì)算方法(1)由碟^=京，解得：(2)由mg=nr^,解得：v=y[gR..地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)(1)不偏不倚：軌道平面一定，軌道平面和赤道平面重合繞行方向一定：與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。(2)不快不慢：周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即7=24h=86400s?角速度一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。設(shè)其運(yùn)行速度為由于GMmV2(R+h)2=r，，設(shè)其運(yùn)行速度為由于GMmV2(R+h)2=r，，R+h'所以v=3.1X1O3m/Sc由G(R+h)2=ma得a=G(R+.)2=g/>=°-23m/s2<>(3)不高不低：高度一定，據(jù)辱?=〃/尸r得r=丁=4.23X10km,衛(wèi)星離地面高度力=z?-…6"(為恒量)。轉(zhuǎn)道半徑一定。。.極地衛(wèi)星極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。如下圖所示:二.近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上物體的運(yùn)行問題比較.衛(wèi)星的軌道(1)赤道軌道：衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi)，同步衛(wèi)星就是其中的一種.(2)極地軌道：衛(wèi)星的軌道過南、北兩極，即在垂直于赤道的平面內(nèi)，如極地氣象衛(wèi)星.(3)其他軌道：除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道.所有衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心.(4)重要數(shù)據(jù)：①地球的公轉(zhuǎn)周期為1年，其自轉(zhuǎn)周期為1天(24小時(shí))，地球半徑約為6.4X1(/km,地球表面重力加速度g約為9.8m/s2.②月球的公轉(zhuǎn)周期約27.3天，在一般估算中常取27天.③人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行半徑最小為r=6.4X10：'km,運(yùn)行周期最小為7"=84.8min,運(yùn)行速度最大為v=l.9km/s..兩個(gè)向心加速度X衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的向心加速度物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度產(chǎn)生原因由萬(wàn)有引力產(chǎn)生由萬(wàn)有引力的一個(gè)分力(另一分力為重力)產(chǎn)生方向指向地心垂直且指向地軸大小a=，(地面附近a近似等于g)a=r3?，r為地面上某點(diǎn)到地軸的距離，Q為地球自轉(zhuǎn)的角速度特點(diǎn)隨衛(wèi)星到地心的距離的增大而減小從赤道到兩極逐漸減小3.兩種周期(1)自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間，取決于天體自身轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢.(2)公轉(zhuǎn)周期是運(yùn)行天體繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)一周所需的時(shí)間，7=2取決于中心天體的質(zhì)量和運(yùn)行天體到中心天體的距離.4.解題技巧同步衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的共同點(diǎn)是具有相同的角速度和周期。當(dāng)比較近地衛(wèi)星和赤道上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，往往借助同步衛(wèi)星這一紐帶使問題迎刃而解。三.例題精析例1.如圖所示，A為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，B為近地圓軌道衛(wèi)星，C為地球同步衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同，線速度大小分別為VA、VB、VC,角速度大小分別為3A、3B、3C,周期分別為Ta、Tb、Tc,向心加速度分別為aA、aB、ac＞則( )

tB!A.O)AtB!A.O)A=U)C<O)BB.Ta=Tc<TbC.va=vc<vbD.aA=ac>aB. ,GMm -【解答】解：分析題意可知，B、C均為衛(wèi)星，萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力，一寸=my=n132r4兀2=m—―r=ma,T2偵組[GM麗丁)FGM解得：丫二；〒，3=Jr,t=2飛而，a=尸，C的軌道半徑大，故o)cVo)b,Tc>Tb?vc<vb?ac<aB?A和C屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的模型，角速度、周期相等，即3A=3C,Ta=Tc,C的軌道半徑大，則線速度滿足:vc>va>向心加速度滿足：ac>aA?則3A=o)cV3B,Ta=Tc>Tb?va<vc<vb,aA<ac<aB,故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：Ao例2.我國(guó)的航天事業(yè)正飛速發(fā)展，“天宮”空間站正環(huán)繞地球運(yùn)行，“天問一號(hào)”環(huán)繞器正環(huán)繞火星運(yùn)行。假設(shè)它們都是圓形軌道運(yùn)行，地球與火星質(zhì)量之比為p,“天宮”空間站與“天問一號(hào)”環(huán)繞器的軌道半徑之比為匕“天宮”空間站與“天問一號(hào)”環(huán)繞器的( )A.運(yùn)行周期之比為g B.加速度之比為pl?C.動(dòng)能之比為? D.運(yùn)行速度之比為朝K, GMm 47r2 —tt2r3~【解答】解：A、根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，則有：一^=mE，解得：T=、照;，所以運(yùn)行周期之比為故A正確；B、根據(jù)牛頓第二定律可得聆=ma,解得a=粵，所以加速度yjP r2 rL之比為《，故B錯(cuò)誤；C、由萬(wàn)有引力提供向心力有：=m—,解得：Ek=/mv2=筆，“天宮”空間站與“天問一號(hào)”環(huán)繞器的質(zhì)量關(guān)系未知，無(wú)法求得動(dòng)能之比，故C錯(cuò)誤；D、由萬(wàn)有引力提供向心力有：等=mg,解得：v=母，運(yùn)行速度之比為田，故D錯(cuò)誤。故選：A=例3.2020年6月23日9時(shí)43分，我國(guó)“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星成功發(fā)射，全球組網(wǎng)完美收官。在“北斗三號(hào)”的30顆組網(wǎng)衛(wèi)星中，包含3顆地球靜止軌道衛(wèi)星（即同步衛(wèi)星）。另外還有24顆中圓地球軌道衛(wèi)星，于2019年就已全部完成發(fā)射，運(yùn)行在距離地面2萬(wàn)多千米的軌道上，軌道周期約為12小時(shí)。關(guān)于靜止軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）A.中圓地球軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于7.9km/sB.靜止軌道衛(wèi)星的加速度大于中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度C.中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度大于地球赤道上物體的加速度D.靜止軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星相比，中圓地球軌道衛(wèi)星的動(dòng)能更大【解答】解：中圓地球軌道衛(wèi)星的周期約為12小時(shí)，地球靜止軌道衛(wèi)星的周期為24h,所以中圓地球軌道衛(wèi)星的軌道半徑小于地球靜止軌道衛(wèi)星的軌道半徑。A、第一宇宙速度（7.9km/s）等于衛(wèi)星貼近地面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)繞速度，由萬(wàn)有引力提供向GMmv2,.[cm. 心力有：一=m一,解得：v=―,中圓地球軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于7.9km/s,故A錯(cuò)誤；丁/ r \tB、根據(jù)牛頓第二定律可得且誓=ma,解得a=緣，所以靜止軌道衛(wèi)星的加速度小于中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度，故B錯(cuò)誤：C、地球赤道上物體與地球靜止軌道衛(wèi)星的角速度相同，根據(jù)a=rs2可知，地球赤道上物體的加速度小于地球靜止衛(wèi)星的加速度，而靜止軌道衛(wèi)星的加速度小于中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度，所以中圓地球軌道衛(wèi)星的加速度大于地球赤道上物體的加速度，故C正確；D、動(dòng)能的大小為：Ek=1mv2,由于不知道靜止軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星的質(zhì)量大小，動(dòng)能大小無(wú)法比較，故D錯(cuò)誤。故選：Co四.舉一反三，鞏固練習(xí).中國(guó)航天“超級(jí)2021“，天和核心艙一飛沖天，中國(guó)正式邁入空間站時(shí)代，“天問一號(hào)”火星著陸，“羲和號(hào)”實(shí)現(xiàn)中國(guó)太陽(yáng)探測(cè)零的突破，長(zhǎng)征系列火箭發(fā)射超過400次……這一年，無(wú)數(shù)航天人接力探索，成就了這史無(wú)前例的航天大年!根據(jù)已知信息，下列選項(xiàng)中判斷不正確的是（ ）A.天和核心艙繞地球穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)離地球表面大約400公里，則天和核心艙運(yùn)行周期一定小于24小時(shí)“天問一號(hào)”火星探測(cè)器著陸前在停泊軌道運(yùn)行，停泊軌道是橢圓，則探測(cè)器在近火點(diǎn)的速度一定大于遠(yuǎn)火點(diǎn)速度“羲和號(hào)”人造地球衛(wèi)星運(yùn)行于距離地球517公里高度的軌道，這個(gè)軌道經(jīng)過地球的南北極，則“羲和號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定大于第二宇宙速度D.長(zhǎng)征系列火箭發(fā)射時(shí)是掌噴出氣流的反沖作用獲得巨大速度，則同一火箭噴出相同質(zhì)量氣體時(shí)，氣流的速度越大，火箭獲得的速度就越大【解答】解：A、天和核心艙繞地球穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)離地球表面大約400公里，小于地球同步衛(wèi)星離地球表面的高度（約36000公里），則天和核心艙的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑。根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有：G~^~=m?解得：T=2ttJ蠲，由于天和核心艙的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑,所以天和核心艙繞地球運(yùn)行周期小于地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期24小時(shí)，故A正確；B、“天問一號(hào)”火星探測(cè)器在繞火星的橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)開普勒第二定律知探測(cè)器在近火點(diǎn)的速度一定大于遠(yuǎn)火點(diǎn)速度，故B正確；C、“羲和號(hào)”人造地球衛(wèi)星沒有脫離地球束縛，所以“羲和號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于第二宇宙速度，故C錯(cuò)誤；D、設(shè)火箭噴出的氣體質(zhì)量為m,氣流速度大小為v,火箭的總質(zhì)量為M,火箭獲得的速度大小為v'。取氣流的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律可知mv-（M-m）v'=0,可得v'=殷，則同一火箭噴出相同質(zhì)量氣體時(shí)，氣流的速度越大，火箭獲得的速度就越大，故D正確。—771本題選不正確的，故選：C,如圖所示，A為地球表面赤道上的物體，B為軌道在赤道平面內(nèi)的氣象衛(wèi)星，C為在赤道上空的地球同步衛(wèi)星，已知衛(wèi)星C和衛(wèi)星B的軌道半徑之比為4：1,且兩衛(wèi)星的繞行方向相同，下列說法正確的是（）、C；* ?、 9\?A、B,C的線速度大小關(guān)系為va<vb〈vcA、B、C的角速度大小關(guān)系為3A<3B<3CC.在衛(wèi)星B中一天內(nèi)可看到8次日出D.A、B、C的向心加速度大小關(guān)系為aA<aB<ac【解答】解：ABD、地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度，則知A與C的角速度大小相等，由v=3r可知，va<vc?由a=32i■可知，aA<ac?A/mI?2 I 對(duì)于衛(wèi)星B與C,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得：G—=m—=mu)2r=ma,可得u=等,o)=[GM_GMdZ，&丫2因衛(wèi)星B的軌道半徑小于衛(wèi)星C的軌道半徑，則知VB>VC,a)B>0)c,3B>ac,所以A、B、C的線速度大小關(guān)系為VA<VC<VB?角速度大小關(guān)系為O)B>U)A=a)C?向心加速度大小關(guān)系為aA<ac<aB?故ABD錯(cuò)誤；C、根據(jù)G饕=m^r,可得7=27r底，地球同步衛(wèi)星C和衛(wèi)星B的軌道半徑之比為4：1,衛(wèi)星C和衛(wèi)星B的周期之比為：==吟="=8,衛(wèi)星C的運(yùn)行周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相以在衛(wèi)星B中一天內(nèi)可看到8次日出，故C正確。故選：Co如圖所示，三顆衛(wèi)星A、B、C都在赤道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中B為同步衛(wèi)星，D為地球赤道地面上靜止的物體。則下列說法正確的是( ) /A.物體D的向心加速度比衛(wèi)星B的向心加速度小B.衛(wèi)星C繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于24小時(shí)C.三顆衛(wèi)星中A的角速度最小D.三顆衛(wèi)星中C的線速度最大【解答】解：A、物體D與衛(wèi)星B的周期相同，物體D的運(yùn)動(dòng)半徑較小，則由向心加速度表達(dá)式a=#r可知，物體D的向心加速度比衛(wèi)星B的向心加速度小，故A正確；

Mm4加’ r3 , .B、根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得G?-=m/3T,得T=2nJ品，知衛(wèi)星C的軌道半徑與B的大，則衛(wèi)星C繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大于衛(wèi)星B繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，而衛(wèi)星B繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為24小時(shí)，則衛(wèi)星C繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大于24小時(shí)，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)/華=0132r得3=陣，三顆衛(wèi)星中衛(wèi)星A的運(yùn)動(dòng)半徑最小，則角速度最大，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)6萼=m吐得v=、容，三顆衛(wèi)星中衛(wèi)星C的運(yùn)動(dòng)半徑最大，則線速度最小，故D錯(cuò)誤。故選：Ao2.兩顆人造衛(wèi)星A和B,其軌道近似為圓，如圖虛線所示。則兩者相比（ ） A.A的周期較大B.A的角速度較大B的運(yùn)動(dòng)速度較小D.B的向心加速度較小【解答】解：A、B兩衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力提供向心力，有，=m3?r=m（竿）?r=ma可得v=3=悟=,T=27r層，a=器，而rA>rB,可知衛(wèi)星A的線速度較小，角速度較小，加速度較小，而周期較大，故A正確，C、B、D錯(cuò)誤。故選：Ao3.北京時(shí)間2022年4月16日09時(shí)56分，“神舟十三號(hào)”在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，首次實(shí)施快速返回。如圖所示是“神舟十三號(hào)”載人飛船與“天和核心艙”分離后，在較低軌道上運(yùn)行，“天和核心艙”繼續(xù)在較高軌道運(yùn)行,它們都繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ）A.分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的運(yùn)行速度小于“天和核心艙”的運(yùn)行速度

B.分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的運(yùn)行周期大于“天和核心艙”的運(yùn)行周期C.分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的動(dòng)能大于分離前“神舟十三號(hào)”載人飛船的動(dòng)能“神舟十三號(hào)”載人飛船與“天和核心艙”分離后，若要降入更低軌道需要再次加速【解答】解：A.“神舟十三號(hào)“載人飛船與天和核心艙”分息后在較低軌道上運(yùn)行，“天和核心艙”在較高軌道運(yùn)行，它們都繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)得丫=理,可知“神舟十三號(hào)”載人飛船的運(yùn)行速度大于“天和核心艙”，故A錯(cuò)誤；B.根據(jù)牛=m萼，得T=坐客,可知分離后“神舟十三號(hào)”載人飛船的軌道半徑較小，則產(chǎn) '（jM周期較小，周期小于''天和核心艙”的周期，故B錯(cuò)誤；C.“神舟十三號(hào)”載人飛船分離后在較低軌道運(yùn)動(dòng)，速度增大，動(dòng)能增大，故C正確；D.“神舟十三號(hào)”載人飛船與“天和核心艙”分離后減速才能進(jìn)入較低軌道，故D錯(cuò)誤。故選：Co中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱BDS）是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可為全球用戶提供定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，該導(dǎo)航系統(tǒng)由多顆不同軌道的衛(wèi)星組成。如圖所示，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射需要經(jīng)過幾次變軌，例如某次變軌，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在P處變軌到橢圓軌道2上，最后由軌道2在Q處變軌進(jìn)入圓軌道3,軌道1、2相切于P點(diǎn)，軌道2、3相切于Q點(diǎn)。忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則以下說法正確的是（ ） 、 /A.該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處減速B.該衛(wèi)星在軌道從軌道1到軌道2再到軌道3,機(jī)械能逐漸增大C.該衛(wèi)星在軌道3的動(dòng)能大于在軌道1的動(dòng)能D.該衛(wèi)星在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度小于在軌道2上Q點(diǎn)的加速度【解答】解：A.該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處點(diǎn)火加速，做離心運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤:B.該衛(wèi)星在從軌道1到軌道2需要點(diǎn)火加速，則機(jī)械能增加，從軌道2再到軌道3,又需要點(diǎn)火加速，機(jī)械能增加，故該衛(wèi)星在軌道從軌道1到軌道2再到軌道3,機(jī)械能逐漸增加，故B正確；C.根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有6嬰=小言解得："=怦，可知，該衛(wèi)星在軌道3的速度小于

在軌道1的速度，則衛(wèi)星在軌道3的動(dòng)能小于在軌道1的動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；D.根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有?？?ma,解得：。=緣可知，該衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度等于在軌道2上Q點(diǎn)的加速度，故D錯(cuò)誤。故選：B,.2022年5月10日1時(shí)56分，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船采用快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)，順利與在軌運(yùn)行的天和核心艙進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。對(duì)接前，天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)，近地點(diǎn)A和遠(yuǎn)地點(diǎn)B,如圖所示：天和核心艙在離地球表面高度h處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若對(duì)接地點(diǎn)在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)B處，下列說法正確的是（ ）天舟四號(hào)在A點(diǎn)的運(yùn)行速度小于在B點(diǎn)的運(yùn)行速度B.在遠(yuǎn)地點(diǎn)B天舟四號(hào)所受地球的引力一定等于天和核心艙所受地球的引力C.天舟四號(hào)在B點(diǎn)點(diǎn)火加速，才能與天和核心艙順利完成對(duì)接D.天舟四號(hào)從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增大，機(jī)械能減小【解答】解：A、天舟四號(hào)從A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)的過程中，萬(wàn)有引力做負(fù)功，動(dòng)能減小，所以天舟四號(hào)在A點(diǎn)的運(yùn)行速度大于在B點(diǎn)的運(yùn)行速度，故A錯(cuò)誤；B、由于天舟四號(hào)與天和核心艙的質(zhì)量關(guān)系不知道，無(wú)法判斷受到的萬(wàn)有引力大小，故B錯(cuò)誤：C、天舟四號(hào)在B點(diǎn)點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變軌到圓軌道，這樣才能與天和核心艙順利完成對(duì)接，故C正確：D、天舟四號(hào)從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中只有萬(wàn)有引力做負(fù)功，動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增大，機(jī)械能不變，故D錯(cuò)誤。故選：C..中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，2020年7月31日上午，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。同步衛(wèi)星是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)非常重要的組成部分，如圖所示為地球某同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)換軌道示意圖，其中I為近地軌道，n為轉(zhuǎn)換軌道，in為同步軌道，下列說法正確的是（）

1尸Cm。in、nyA.赤道上靜止物體的向心加速度為ao,【軌道上衛(wèi)星的加速度為ai,Hl軌道上衛(wèi)星的加速度為a3,則加速度的大小關(guān)系為a3>ai>aoB.在I［軌道上，從P到Q的過程中機(jī)械能增加C.在P點(diǎn)，H軌道的線速度大于I軌道的線速度D.II軌道的運(yùn)行周期大于HI軌道的運(yùn)行周期【解答】解：A.赤道上靜止物體與地球同步衛(wèi)星角速度相等，由a=r3?可得a3>ao根據(jù)牛頓第二定律可得：G—=ma.解得：a=緣，則ai>a3,所以ai>a3>ao,故A錯(cuò)誤；B.在H軌道上，從P到Q的過程中只有萬(wàn)有引力做功，機(jī)械能守恒，故B錯(cuò)誤；C.衛(wèi)星從軌道I轉(zhuǎn)移到軌道n要在p點(diǎn)點(diǎn)火加速做離心運(yùn)動(dòng)，所以在p點(diǎn)，n軌道的線速度大于I軌道的線速度，故C正確；3d.由開普勒第三定律菽=k可知，由于n軌道半長(zhǎng)軸小于ni軌道的半徑，故II軌道的運(yùn)行周期T2小于川軌道的運(yùn)行周期，故D錯(cuò)誤。故選：C?6.2020年6月23日，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中最后一顆衛(wèi)星在西昌發(fā)射中心成功發(fā)射。至