与人造卫星有关的几组概念的比较.doc

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1、与人造卫星有关的几组概念的比较江苏省射阳中学赵海明（224300）E―mail:zhm751111@126.com人造卫星在运行中有些容易混淆的概念，为了让初学者不造成错解。下面例举说明，供同学们参考。一.应注意人造卫星的发射速度与运行速度的比较1、发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置时的初速度，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度，即最小发射速度是7.9km/s；若要发射一颗轨道半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。2、

2、运行速度是指卫星在进入运行轨道后绕地球运行时的线速度。当卫星“贴着”地面（即近地）飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度，所以最大运行速度是7.9km/s。例1、一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度增为2v，则该卫星可能（）A.绕地球做匀速圆周运动B.绕地球运动，轨道变为椭圆C.不绕地球运动，成为太阳系的人造卫星D.挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙去了解析以初速度v发射后能成为人造地球卫星，可知发射速度v一定大于第一

3、宇宙速度7.9km/s；当以2v速度发射时，发射速度一定大于15.8km/s，已超过了第二宇宙速度11.2km/s，所以此卫星不再绕地球运行，可能绕太阳运行，或者飞到太阳系以外的空间去了，故选项C、D正确。二.应注意卫星中“超重”和“失重”的比较1、卫星进入轨道前的加速过程中，卫星上的物体处于超重状态。2、卫星进入轨道后正常运行时，系统具有向下的加速度且等于轨道处的重力加速度g轨，卫星上的物体完全处于失重状态。例2、关于人造地球卫星及其中物体的超重.失重问题,下列说法正确的是()A在发射过程中向上加速时产生超

4、重现象B在降落过程中向下减速时产生超重现象C进入轨道时做匀速圆周运动,产生失重现象D失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的解析由题意分析知A、B的加速度向上，故为超重现象；进入轨道做匀速圆周运动时，具有向下的加速度且等于轨道处的重力加速度g轨，卫星上的物体完全处于失重状态，很明显D不是产生失重的原因；所以正确答案为ABC。三.应注意卫星中“同步卫星”和“一般卫星”1、同步卫星：地球同步卫星是相对于地面静止和地球自转具有相同周期的卫星，它的周期T=24h．由于卫星受到的地球引力指向地心，在地球引力的作用

5、下，同步卫星不可能停留在与赤道平面平行的其他平面，它一定位于赤道的正上方．如：我国发射的电视转播卫星，不是定点在北京上空或者其他什么地点的上空，而是停在位于赤道的印度尼西亚上空，根据牛顿第二定律，有，可得，可见同步卫星离地心的距离是一定的，代入数据得r=4.24×104km，故线速度=3.08×103m／s也是一定的，其绕行方向与地球自转同向．2、一般卫星：一般圆周轨道卫星的周期、线速度可比同步卫星大，也可比同步卫星小，但线速度的最大值为v=7.9km／s，最小周期大约为85min，其轨道可以是任意的，但轨道

6、平面一定通过地球球心．例3、如图中，a为赤道上的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星，以下关于a、b、c的说法中正确的是A.它们的向心加速度都与轨道半径成正比B.它们的向心加速度都与轨道半径的平方成反比C.a和c的运转周期相同D.a和b的运转周期相同解析同步卫星c与赤道上物体a的运转周期相等，皆为地球自转周期，即24h，而其他卫星周期，近地卫星，故C项正确，D项错误。a和c的角速度相等，向心加速度；a和b都是万有引力提供向心力，，但a、b、c在一起讨论时

7、，上述正反比规律皆不成立，故A、B项错误。所以正确答案为C。四.应注意卫星中“稳定运行”和“变轨运行”的比较1、稳定运行：卫星绕天体稳定运行时万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，由，得，由此可知，轨道半径越大，卫星的速度越小，当卫星由于某种原因，速度v突然变化时，不再相等，因此就不能再根据来确定r的大小。当时，卫星做近心运动；当时，卫星做离心运动。2、变轨运行：人造卫星在轨道变换时，总是主动或由于其他原因使速度发生变化，导致万有引力与向心力不等，继而发生向心运动或离心运动，发生变轨。在变轨过程中，由于动能和

8、势能的相互转化，可能出现万有引力与向心力再次相等，卫星即定位于新的轨道上。例4、如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道l，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．其中，轨道l、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法中正确的是A.卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上的周期B.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率