高考物理中的人造卫星问题.doc

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1、高考物理中的人造卫星问题随着素质教育的全面推行，对学生的创新能力、实践能力的要求不断提高。2000年的高考物理试题更加注重与现代科技的联系，要求学生在理论和实际的结合中理解和运用知识，这也是对考生物理学科素质高低的体现。在测试学生对圆周运动、万有引力知识的掌握时，将所学知识应用于人造卫星上。1.基本关系（1）人造地球卫星在环绕地球运转时可近似看作圆周运动，其向心力由卫星和地球之间的万有引力提供，则有：<1>（2）在地面附近运行的人造卫星，可以认为万有引力与地面的重力相等，则有：<2>通过<1>、<2>两式如果已知地面的重力加速度g和卫星的轨道半径r，

2、就可以算出卫星绕地运行的线速度的大小。（3）关于地球同步卫星，更是近年出题比较频繁的内容。对于地球同步卫星，它围绕地球运转的角速度和地球自转的角速度相等，并且其轨道平面应地赤道平面上。如果地球自转的角速度为，同步卫星离地高度为h，则有：则同步卫星离地的高度是一定的，也就是说地球上发射的同步卫星都在同一轨道上。（4）卫星的线速度、角速度、周期等的关系：把<1>式代入上式中，可得<4>对于地球同步卫星，其周期和地球自转的周期相等。2.2000年全国高考物理试题中的两道题3.某人造卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道慢慢的改变。每次测量卫星的运

3、动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为，后来变为，以表示卫星在这两个轨道上的动能，用表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则（）A.B.C.D.分析：此题容易误认为卫星由于受到大气阻力作用，其动能会减小，速度也会减小，再根据<4>式而选答（Ａ）。实际上卫星由于受到大气阻力作用，减小的是卫星机械能（包括卫星的动能和卫星和地球共同决定的势能），卫星的轨道半径会变小，其势能会减小。而根据<1>式∝，故卫星的速度将变大，且动能的增加小于势能的减少，也就是说卫星的总机械能是减少的。再根据<4>式可知卫星的周期，则，所以正确答案为C。20.2000年1月

4、26日我国发射了一颗同步卫星，其定点位置与东经的经线在同一平面内。若把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经和北纬，已知地球半径R，地球自转周期T，地球表面重力加速度g（视为常数）和光速C。试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间（要求用题给的已知量的符号表示）。分析：由于同步卫星定点位置的经度和嘉峪关的经度相同，则我们可以认为地心、嘉峪关和该卫星在同一平面上，如图。只要求出了同步卫星的轨道半径r，再利用余弦定理就可以求出卫星到嘉峪关的距离L，然后应用速度公式求出要求的时间。解：设m为卫星的质量，M为地球的质量，r为卫星到地球中心的

5、距离，为卫星绕地心转动的角速度，由万有引力定律和牛顿定律有，式中G为万有引力恒量。因同步卫星绕地球转动的角速度与地球自转的角速度相等，有，因。再由余弦定理，所求时间，由以上各式得：。