(2011-2017)高考物理試題分項(xiàng)精析版《同步衛(wèi)星》

專題14同步衛(wèi)星一、單項(xiàng)選擇題【2011?北京卷】由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的()質(zhì)量可以不同B.軌道半徑可以不同C.軌道平面可以不同D.速率可以不同【答案】A【解析】地球同步軌道衛(wèi)星軌道必須在赤道平面內(nèi)，離地球高度相同的同一軌道上，角速度、線速度、周期一定，與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)。A正確，B、C、D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】同步衛(wèi)星【2012?北京卷】關(guān)于環(huán)繞地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()分別沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星，不可能具有相同的周期沿橢圓軌道運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，在軌道不同位置可能具有相同的速率在赤道上空運(yùn)行的兩顆地球同步衛(wèi)星，它們的軌道半徑有可能不同沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面一定會(huì)重合【答案】B【解析】分別沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星，可能具有相同的周期，故A錯(cuò)i吳廠沿橢圓軌道運(yùn)行的一顆衛(wèi)星，在軌道對(duì)稱的不同位墨具有相同的速率，故E正確，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式：1,其中丘為地球半徑，蟲為同步衛(wèi)星宮地面的高度.由于同步衛(wèi)星的周期必須與(R+/i)T地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以丁為一定值，根據(jù)上面等式得出：同步衛(wèi)星高地面的高度舟也為一定值.故C錯(cuò)誤；沿不同軌道經(jīng)過北京上空的兩顆衛(wèi)星，它們的軌道平面不一定重合，但圓心都在地心，故D錯(cuò)誤。故選B.【考點(diǎn)定位】萬有引力定律【2016?四川卷】國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為40km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2060km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35786km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a，東方紅二號(hào)的加速度為a，固定在地球赤道上的物體隨地12球自轉(zhuǎn)的加速度為％，則％、霜、a3的大小關(guān)系為():a>a>aB.a>a>aC.a>a>aD.a>a>a213321312123【答案】D【解析】東方紅二號(hào)和固定在地球赤道上的物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同，根據(jù)z切可知，Qg根據(jù)G^=ma可知?jiǎng)?chuàng)>■知故選D。r考點(diǎn)：同歩衛(wèi)星：萬有引力定律的應(yīng)用【名師點(diǎn)睛】此題主要考查同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及萬有引力定律的應(yīng)用；要知道同步衛(wèi)星與地球具有相同的角速度和周期；這里放到赤道上的物體和衛(wèi)星兩者受力情況是不同的，要區(qū)別對(duì)待，不能混淆【2016?全國新課標(biāo)I卷】利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊，目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為()1hB.4hC.8hD.16h【答案】B【解析】設(shè)地球的半徑為R,周期T=24h，地球自轉(zhuǎn)周期的最小值時(shí)，三顆同步衛(wèi)星的位置如圖所示，r3,ffI(2R)3”1所以此時(shí)同步衛(wèi)星的半徑r=2R，由開普勒第三定律得：=k，可得T=T沁4h，故A、C、1T2i(6.6R)3D錯(cuò)誤，B正確?！究键c(diǎn)定位】萬有引力定律、開普勒第三定律、同步衛(wèi)星【名師點(diǎn)睛】本題主要考查萬有引力定律、開普勒第三定律、同步衛(wèi)星。重點(diǎn)是掌握同步衛(wèi)星的特點(diǎn),知道同步衛(wèi)星的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期。本題關(guān)鍵是要知道地球自轉(zhuǎn)周期最小時(shí)，三個(gè)同步衛(wèi)星的位置?！?011?全國新課標(biāo)卷】衛(wèi)星電話信號(hào)需要通過地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號(hào)至對(duì)方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間最接近于(可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為3.8X105km)()0.1sB.0.25sC.0.5sD.1s【答案】B【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力G熨=m（2T~）2rnr=3罟，已知月球和同步衛(wèi)星的周期比r2TV4兀2為27：1,則月球和同步衛(wèi)星的軌道半徑比為9：1.同步衛(wèi)星的軌道半徑r'二1x3.8x105=4.2x104km.所以接收到信號(hào)的最短時(shí)間t二2（廠_R沁0.25sv【考點(diǎn)定位】萬有引力定律【2012?四川卷】今年4月30日，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射的中圓軌道衛(wèi)星，其軌道半徑為2.8X107m,它與另一顆同質(zhì)量的同步軌道衛(wèi)星（軌道半徑為4.2X107m）相比（）A?向心力較小B?動(dòng)能較大C.發(fā)射速度都是第一宇宙速度D?角速度較小【答案】B【解析】根據(jù)萬有引力定律尸可知，半徑越小萬有引力越犬，A錯(cuò)誤。衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，貝％可得衛(wèi)星的線速度v,半徑越小線速度越大，則動(dòng)能越大，E正確。第一宇宙速度是最小發(fā)射速度，以第一宇宙速度發(fā)射的衛(wèi)星軌道半徑為地球半徑6.4Xkm,中圓軌道衛(wèi)星和同歩衛(wèi)星發(fā)射速度都大于第一宇宙速度，C錯(cuò)誤。由，可得衛(wèi)星的角速度，半徑越小角速度越大，D錯(cuò)誤。【考點(diǎn)定位】本題考查萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用及其相關(guān)知識(shí)【2014?天津卷】研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)。假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比（）A.距地面的高度變大B.向心加速度變大C.線速度變大D.角速度變大【答案】A【解析】同步衛(wèi)星的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律_Mmv24兀2G=m=me2r=mr可知，衛(wèi)星的周期越大，軌道半徑越大，所以地球自轉(zhuǎn)變慢后，同步衛(wèi)r2rT2星需要在更高的軌道上運(yùn)行，選項(xiàng)A正確；而此時(shí)萬有引力減小，所以向心加速度減小、線速度減小，角速度減小，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】萬有引力定律及應(yīng)用【2013?海南卷】“北斗”衛(wèi)星屏聲息氣定位系統(tǒng)由地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）、中軌道衛(wèi)星和傾斜同步衛(wèi)星組成。地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星都在圓軌道上運(yùn)行，它們距地面的高度分別約為地球半徑的6倍和3.4倍，下列說法中正確的是（）靜止軌道衛(wèi)星的周期約為中軌道衛(wèi)星的2倍靜止軌道衛(wèi)星的線速度大小約為中軌道衛(wèi)星的2倍靜止軌道衛(wèi)星的角速度大小約為中軌道衛(wèi)星的1/7靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大小約為中軌道衛(wèi)星的1/7【答案】A小Mm【解析】由萬有引力提供向心力可知G——【答案】A小Mm【解析】由萬有引力提供向心力可知G——r2v2/2兀、\o"CurrentDocument"=m一=m32r=mr()2\o"CurrentDocument"rT=ma整理可得運(yùn)動(dòng)周期向心加速度.二罟，設(shè)地球的半徑為R,由題意可知，靜止軌道衛(wèi)星的運(yùn)行半徑為r二7R（R為地球半徑）中軌衛(wèi)星的運(yùn)行半徑r2=4.4R，因此【考點(diǎn)定位】考查萬有引力定律和衛(wèi)星問題二、多項(xiàng)選擇題【2011?廣東卷】已知地球質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m引力常量為G。有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是（）3\GMT2衛(wèi)星距離地面的高度為4兀2衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度Mm衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為G——R2衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度【答案】BD【解析】根據(jù)GMm(R+J7)【解析】根據(jù)GMm(R+J7)1Mm(R+H)2E正確，由Mm【考點(diǎn)定位】萬有引力定律【2011?山東卷】甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運(yùn)行高度低于甲的運(yùn)行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道。以下判斷正確的是（）甲的周期大于乙的周期乙的速度大于第一宇宙速度甲的加速度小于乙的加速度甲在運(yùn)行時(shí)能經(jīng)過北極的正上方【答案】AC【解析】由于衛(wèi)星運(yùn)行高度越大，周期越大，速度越小，所以甲的周期大于乙的周期，乙的速度小于第一宇宙速度，A正確B錯(cuò)誤；衛(wèi)星越高，加速度越小，甲的加速度小于乙的加速度，C正確；同步衛(wèi)星只

能運(yùn)行在赤道上方特定軌道上，甲的運(yùn)行時(shí)不能經(jīng)過北極的正上方，D錯(cuò)誤【考點(diǎn)定位】萬有引力定律【2013?浙江卷】如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上,

設(shè)地球質(zhì)量為M,半徑為R。下列說法正確的是（）A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為■■I./A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為■■I./k\GMm(rR)2GMm一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為甘Gm2兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為-3r23GMm三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力大小為—r2【答案】BC【解析】根據(jù)萬有引力定律可知：地球?qū)σ粋€(gè)衛(wèi)星的引力大小為響，A選項(xiàng)錯(cuò)誤;?J嚳=等，C選項(xiàng)正確；三顆衛(wèi)星物體間的萬有引力是相互作用丈I,所以一個(gè)衛(wèi)星對(duì)地球的引力犬小也為示，兩顆衛(wèi)星之間的距離L=屈，所以兩顆衛(wèi)星之間的引丈I大小為處在圓軌道的內(nèi)接正三角形頂角上，根據(jù)三力平衡知識(shí)可知，對(duì)地球引尢I的合力大小為霧，D?J嚳=等，C選項(xiàng)正確；三顆衛(wèi)星【考點(diǎn)定位】萬有引力定律。

三、非選擇題【2012?海南卷】地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可用地球質(zhì)量M、地球自轉(zhuǎn)周期T與引力常量G表示為r=【答案】:【答案】:GMT234n2【解析】設(shè)地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m由萬有引力定律和牛頓第二定律,Mm'2兀）Mm'2兀）2mr——IT丿解得r二:GMT234兀2【考點(diǎn)定位】本題考查萬有引力定律、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)【2011?海南卷】2011年4月10日，我國成功發(fā)射第8顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，建成以后北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)將包含多顆地球同步衛(wèi)星，這有助于減少我國對(duì)GPS導(dǎo)航