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1、聚焦人造地球卫星在万有引力的这一章中，人造地球卫星的相关问题始终是一个重点问题，也是学生难得的理解的抽象问题，本文通过归类向大家系统介绍卫星的一些问题。一、卫星的在轨稳定运行所谓定轨稳定运行，就是卫星已经在圆形轨道上做匀速圆周运动，卫星处于稳定的运行状态，涉及的问题又有下面一些。1在轨卫星的轨道问题例 1如图，实线圆表示地球，竖直虚线a 表示地轴，虚线圆b、c、d、e表示地球卫星可能的轨道，对于此图以下说法正确的有（）Ab、c、d、e都可能是地球卫星的轨道 Bc不可能是地球卫星的轨道C b可能是地球同步卫星的轨道D d可能是地球同步卫星的轨道解析： 对于在轨稳定运行的卫星来说，地球对卫星的万有
2、引力全部提供向心力，其圆周运动的圆心必须是地球地心，图中c不可能是地球卫星的轨道，按照地球卫星的轨道特点及卫星运动规律， 又将卫星分为同步卫星、极地卫星和一般卫星。极地卫星只是要求其轨道经过地球南北极上空，对高度没有要求，但由于地球在自转，不可能实现同步；同步卫星只能定点在赤道上空，与地球自转方向一致，高度是唯一的， 太高或太低都不是同步卫星，本题选择BD 。2连续物或卫星群的判断问题例 2根据观察，在土星外层有一个环带，该环带有星云等物质构成，为了判断环带是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系，从而加以确定。对此下列判断正确的是：（）A. 若v
3、与R成正比，则环带是连续物 B.若2v与R成正比，则环带是小卫星群C. 若v与R成反比，则环带是连续物 D.若2v与R成反比，则环带是小卫星群。解析： 本题是弄清连续物和小卫星群的特点，所谓连续物，就是说它是土星的一部分，跟土星应该有相等的角速度，则有：Rv；当是小卫星群时，在轨运行时万有引力全部提供向心力，则有： RvmRGMm22，由此可知选项AD正确。3近地卫星、同步卫星与赤道自转物体的比较问题例 3设同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1, 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2, 第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则a b c d e ARraa21B2221 r
4、RaaC2221 rRvvDrRvv21解析： 本题是绝大部分高中生容易出错的一个题，究其原因还是规律不懂，同步卫星和随地球自转的物体尽管没有相同的力学规律，前者是万有引力全部提供向心力，后者是部分万有引力提供向心力，似乎不能比较，但它们的周期或角速度相等，加速度ra2，容易确定 A正确；第一宇宙速度为v2就是近地卫星的运行速度，对于近地卫星和同步卫星都是万有引力全部提供向心力， Rvm RGMm22，不难确定D选项也正确。二、卫星的变轨动态运行所谓变轨动态运性，就是卫星运动的轨道不是圆形轨道，卫星运行中的速率、动能、势能等在发生变化，卫星处于不稳定的运行状态，涉及的问题又有下面一些。1卫星变
5、轨中的动能势能问题例 4卫星运行的轨道一般是在外太空，此处一般是没有大气的，但由于太阳的辐射，宇宙射线的影响， 会导致大气层膨胀到卫星所在的位置，造成卫星由于受大气阻力的影响而使轨道半径逐渐减小，导致卫星的一些物理量发生变化，对此正确的说法有（）A.速率变大，周期变小 B.C.势能的减小量大于动能的增加量 D.势能的减小量小于动能的增加量解析： 当卫星由于大气阻力的作用从高轨道掉入低轨道时，卫星的运动会变快，但由于大气阻力的作用会导致机械能减少，导致势能的减小量大于动能的增加量，本题选AC。2同轨卫星的变轨追击或对接问题例 5在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，a在
6、前b在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想b尽快追上a并完成对接，b应采取的措施是（）A、沿运动方向喷气 B、先沿运动方向喷气，后运动沿反方向喷气C、沿运动反方向喷气 D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气解析： 对于同一轨道上运行的a、b飞行器而言，它们的速率相等在空中保持相对静止，当对后者b短时加速后会导致b做离心运动， 从而进入高轨道，在高轨道转动变慢，更加不可能实现尽快对接，故只能对b短时减速后让其掉入低轨道，在低轨道上转动变快，适当时候在加速做离心运动，实现尽快对接，考虑到是喷气发动机，本题选择B。3同步卫星的变轨发射问题例 6发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近
7、地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道 1、2 相切于Q点，轨道2、3 相切于P点，如图所示。则在卫星分别在1、2、3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是：A卫星在轨道3 上的速率大于在轨道1 上的速率。B卫星在轨道3 上的角速度小于在轨道1 上的角速度。P Q 1 2 3 C 卫星在轨道1 上经过Q点时的加速度等于它在轨道2 上经过Q点时的加速度。D 卫星在轨道3 上经过P点时的速率大于它在轨道2 上经过 P 点时的速率。解析：A、B两选项是卫星的定轨运行比较，卫星越近越快，B选项正确。卫星两次经过Q点时，实际受到的万有引力相等，实际加速度相等，C也对。卫星要在P点时从椭圆形轨道 2 过渡到圆形3 上，必须在P点加速，故D正确，本题答案选择BCD。点评： 对于卫星相关的问题，重点在于：一是要弄清运行的规律，二是要掌握常见的几种题型，希望本文对大家有所帮助。
