专题四同步卫星双星等模型(真题精讲)-2019年领军高考物理真题透析一轮复习(原卷版).pdf

【专题解读】

1.本专题是万有引力定律在天体运行中的特殊运用，同步卫星是与地球(中心)相对静止的卫星；而双星

或多星模型有可能没有中心天体，近年来常以选择题形式在高考题中出现．

2．学好本专题有助于学生加深万有引力定律的灵活应用，加深力和运动关系的理解．

3．需要用到的知识：牛顿第二定律、万有引力定律、圆周运动规律等．

考向一地球同步卫星

1．定义：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星．

2．“七个一定”的特点

(1)轨道平面一定：轨道平面与赤道平面共面．

(2)周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24h.

(3)角速度一定：与地球自转的角速度相同．

2

Mm4π

7

(4)高度一定：由GR＋h2＝mT2(R＋h)得地球同步卫星离地面的高度h＝3.6×10m.

GM

3

(5)速率一定：v＝＝3.1×10m/s.

R＋h

MmGM

2

(6)向心加速度一定：由G＝ma得a＝＝g＝0.23m/s，即同步卫星的向心加速度等

R＋h2R＋h2h

于轨道处的重力加速度．

(7)绕行方向一定：运行方向与地球自转方向相同．

【例1】利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地

球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上

述目的，则地球自转周期的最小值约为()

A．1hB．4hC．8hD．16h

解决同步卫星问题的“四点”注意

22

Mmv4π

2

1．基本关系：要抓住：Gr2＝ma＝mr＝mrω＝mT2r.

2．重要手段：构建物理模型，绘制草图辅助分析．

3．物理规律

(1)不快不慢：具有特定的运行线速度、角速度和周期．

(2)不高不低：具有特定的位置高度和轨道半径．

(3)不偏不倚：同步卫星的运行轨道平面必须处于地球赤道平面上，只能静止在赤道上方的特定的点上．

4．重要条件

3

(1)地球的公转周期为1年，其自转周期为1天(24小时)，地球的表面半径约为6.4×10km，表面重力

2

加速度g约为9.8m/s.

(2)月球的公转周期约27.3天，在一般估算中常取27天．

3

(3)人造地球卫星的运行半径最小为r＝6.4×10km，运行周期最小为T＝84.8min，运行速度最大为v＝

7.9km/s.

阶梯练习