1、(答题时间:30分钟)1. 在卫星轨道中,有两类比较特殊的轨道,一类是与赤道共面的赤道轨道,另一类是与赤道平面垂直并通过地球两极的极地轨道,还有与赤道平面成某一角度的其他轨道,如图所示。下列说法中正确的是( )A. 同步卫星不可能处在极地轨道,极地轨道上卫星的周期不可能与同步卫星的周期相同B. 同步卫星不可能处在极地轨道,极地轨道上卫星的周期可能与同步卫星的周期相同C. 同步卫星可能处在其他轨道,其他轨道上卫星的周期不可能与同步卫星的周期相同D. 同步卫星可能处在其他轨道,其他轨道上卫星的周期可能与同步卫星的周期相同2. 2010 年 1 月 17 日,我国成功发射北斗 COMPASSG1 地
2、球同步卫星。据了解这已是北斗五星导航系统发射的第三颗地球同步卫星。则对于这三颗已发射的同步卫星,下列说法中正确的是( )A. 它们的运行速度大小相等,且都小于 7.9 km/sB. 它们运行周期可能不同C. 它们离地心的距离可能不同D. 它们的向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等3. 我国于 2012 年 10 月 25 日在西昌成功发射第 16 颗北斗导航卫星,这是二代北斗导航工程的最后一颗卫星。这次发射的北斗导航卫星是一颗地球 同步卫星,如图所示,若第 16颗北斗导航卫星先沿椭圆轨道 1 飞行,后在远地点 P 处点火加速,由椭圆轨道 1 变成地球同步圆轨道 2。下列说法正确的是
3、( )A. 卫星在轨道 2 运行时的速度大于 7.9km/sB. 卫星沿轨道 2 运动的过程中,卫星中的仪器处于失重状态C. 卫星沿轨道 2 运动的过程中,有可能经过北京的正上空D. 卫星经过轨道 1 上的 P 点和轨道 2 上的 P 点的加速度大小相等4. 我国在轨运行的气象卫星有两类,一类是极地轨道卫星风云 1 号,绕地球做匀速圆周运动的周期为 12h,另一类是地球同步轨道卫星风云 2 号,运行周期为 24 h。下列说法正确的是( )A. 风云 1 号的线速度大于风云 2 号的线速度B. 风云 1 号的向心加速度大于风云 2 号的向心加速度C. 风云 1 号的发射速度大于风云 2 号的发射
4、速度D. 风云 1 号、风云 2 号相对地面均静止5. 关于地球同步通讯卫星,下列说法中正确的是( )A. 它一定在赤道上空运行 B. 各国发射的这种卫星轨道半径都一样C. 它运行的线速度一定小于第一宇宙速度 D. 它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间6. 2014 年 3 月 8 日,马来西亚航空公司从吉隆坡飞往北京的航班 MH370 失联,MH370失联后多个国家积极投入搜救行动,在搜救过程中卫星发挥了巨大的作用。其中我国的北斗导航系统和美国的 GPS 导航系统均参与搜救工作。北斗导航系统包含 5 颗地球同步卫星,而 GPS 导航系统由运行周期为 12 小时的圆轨道卫星群组成,则下列说
5、法正确的是( )A. 发射人造地球卫星时,发射速度只要大于 7.9km/s 就可以B. 卫星向地面上同一物体拍照时,GPS 卫星拍摄视角小于北斗同步卫星拍摄视角C. 北斗同步卫星的机械能一定大于 GPS 卫星的机械能D. 北斗同步卫星的线速度与 GPS 卫星的线速度之比为3217. 为了实现除地球极地等少部分地区外的“全球通信” ,理论上须发射三颗通信卫星,使它们均匀地分布在同步卫星轨道上。假设地球半径为 R,地球表面的重力加速度为 g,同步卫星所在轨道处的重力加速度为 g,则三颗卫星中任意两颗卫星间直线距离为( )A. B. C. D. 32gR3gR23g43g8. 月球绕地球运动的轨道半
6、径约为地球半径的 60 倍,运行周期约为 27 天,地球半径 R地 6.410 3km,万有引力恒量为 G。(计算结果可以保留根号,且只要数量级对就给满分)求:(1)地球同步卫星离地面的高度约为多少千米?(2)地球的质量约为多少?(3)月球绕地球运动的线速度 v 约为多少? 1. B 解析:同步卫星只可能处在赤道轨道;万有引力提供向心力 ,RTmMG224得 ,卫星环绕周期只与半径有关,故只要半径相同,极地轨道卫星和其他轨GMRT324道卫星的周期均可以与同步卫星的周期相同。故 B 正确。2. A 解析:7.9km/s 是环绕地球表面的线速度,由线速度公式 可知,半径越rv大,线速度越小,同步
7、卫星的线速度小于 7.9km/s,它们的运行速度大小相等,故 A 正确;由周期公式 ,可知同步卫星的轨道半径相同,故 B、C 错误;向心加速度GrT32,可知它们的向心加速度大于静止在赤道上物体的向心加速度。2ra3. BD 解析:根据 知, ,知轨道半径越大,线速度越小,第rmvM22rGM一宇宙速度的轨道半径为地球的半径,半径最小,则线速度最大。故 A 错误;航卫星在轨道 2 运行时完全失重,故 B 正确;同步卫星只能在赤道平面,所以不可能经过北京正上空,故 C 错误;卫星在轨道 1 上的 P 点和轨道 2 上的 P 点所受的万有引力相等,根据牛顿第二定律,知加速度相等,故 D 正确。4.
8、 AB 解析:卫星绕地球圆周运动有: ,可知风云一号卫星周期和半rTmrG224径均小于风云二号卫星的周期和半径。根据万有引力提供圆周运动向心力 2rmMG有卫星的线速度 ,所以风云一号卫星的半径小,线速度大,故 A 正确;rvm2 rMv根据万有引力提供圆周运动向心力 有卫星的向心加速度 ,风云一号maG2 2ra的半径小,向心加速度大于风云二号卫星的向心加速度,故 B 正确;向高轨道上发射卫星需要克服地球引力做更多的功,故向高轨道上发射卫星需要更大的发射速度,故 C 错误;风云 2 号是同步卫星,相对地面静止,而风云 1 号不是同步卫星,相对地面是运动的,故D 错误。5. ABC 解析:同
9、步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上空的圆形轨道,轨道固定不变,故 A 正确;因为同步卫星要和地球自转同步,即同步卫星周期 T 为一定值,因为 T 为一定值,所以 r 也为一定值,所以同步卫星距离地面的高度是一定值,故 B 正确;第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,也是最大的圆周运动的环绕速度。而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径,根据 v 的表达式可以发现,同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度,故 C 正确,D 错误。6. D 解析: 7.9km/s 是发射卫星的最小速度,不同的卫星发射速度不同,故 A 错误;北斗导航系统包含 5 颗地球同步卫星,而 GPS 导航系统由运行周期为 1
10、2 小时的圆轨道卫星群组成,所以卫星向地面上同一物体拍照时 GPS 卫星拍摄视角大于北斗同步卫星拍摄视角,故 B 错误;由于卫星的质量关系不清楚,所以无法比较机械能的大小关系,故 C 错误;GPS 由运行周期为 12 小时的卫星群组成,同步卫星的周期是 24 小时,所以北斗导航系统中的同步卫星和 GPS 导航卫星的周期之比, 。根据万有引力提供向心力得1:2:1T,324GMTr所以北斗同步卫星的轨道半径与 GPS 卫星的轨道半径之比是 根据 得31:4rGMv北斗同步卫星的线速度与 GPS 卫星的线速度之比为 ,故 D 正确。3217. B 解析:根据万有引力提供向心力得: ,解得 :()MmGrTr=234T=根据地球表面处万有引力等于重力得: 得:GMgR 22gR根据题意画出俯视三颗同步通信卫星的几何位置图像:根据几何关系得: 。根据同步卫星处万有引力等于重力得:3Lr=, ,由于 GMgR 2,可得2MmGgrGr grR=所以 ,故选 B。R8. 解:(1) ,h3.610 4km;23213)60()(Th(2) ,M 1015kg;2124)()(mRGMG(3) 1043.2 10 3m / s960,)60(v