资源简介

3.4.1
人造卫星
班级：
姓名：
1．一半径为R的球形行星自转周期为T，其同步卫星距离行星表面的高度为3R，则在该行星表面绕其做匀速圆周运动的卫星线速度大小为（
）
A．
B．
C．
D．
2.2010年10月1日19时整“嫦娥二号”成功发射。其环月飞行的高度为100km，所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加翔实。若两颗卫星环月的运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示。则（
）
A．“嫦娥二号”环月运行的周期比“嫦娥一号”小
B．“嫦娥二号”环月运行的线速度比“嫦娥一号”小
C．“嫦娥二号”环月运行的向心加速度比“嫦娥一号”小
D．“嫦娥二号”环月运行的向心力与“嫦娥一号”相等
3.如图所示，地球赤道上的山丘、近地卫星和同步卫星均在赤道平面内绕地心做匀速圆周运动。设山丘c、近地卫星p和同步卫星q的圆周运动速率依次为v1、v2、v3，向心加速度依次为a1、a2、a3，则（　　）
A．v1＞v2＞v3
B．v1＜v3＜v2
C．a1＞a2＞a3
D．a3＞a2
=
a1
4．(多选)中国将于2020年左右建成空间站，如图所示，它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地，在轨运营10年以上．设该空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为r，万有引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g．下列说法正确的是(
)
A．空间站的线速度大小为
B．空间站的向心加速度为
C．地球的质量为
D．地球的质量为
5.2013年12月15日4时3，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，玉兔号巡视器顺利驶抵月球表面．如图所示是嫦娥三号探测器携玉兔号奔月过程中某阶段运动示意图，关闭动力的嫦娥三号探测器在月球引力作用下向月球靠近，并将沿椭圆轨道在B处变轨进入圆轨道，已知探测器绕月做圆周运动轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，下列说法中正确的是
A．图中嫦娥三号探测器正减速飞向B处
B．嫦娥三号在B处由椭圆轨道进入圆轨道必须点火加速
C．根据题中条件可以算出月球质量
D．根据题中条件可以算出嫦娥三号受到月球引力的大小
6．(多选)下列关于地球同步卫星的说法中正确的是(　　)
A．为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B．通讯卫星定点在地球赤道上空某处，所有通讯卫星的周期都是24
h
C．不同国家发射通讯卫星的地点不同，这些卫星的轨道不一定在同一平面上
D．不同通讯卫星运行的线速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的
7．(多选)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有(　　)
A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能
C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
8.已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍．若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为(　　)
A．6小时
B．12小时
C．24小时
D．36小时
9.(多选)可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道(　　)
A．与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆
B．与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆
C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的
D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的
10.(多选)假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则(　　)
A．根据公式v＝ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
B．根据公式F＝m，可知卫星所需的向心力将减少到原来的
C．根据公式F＝G，可知地球提供的向心力将减小到原来的
D．根据上述B和C中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的
11．下面关于同步通信卫星的说法中，正确的是(　　)
A．同步通信卫星的高度和速率都是确定的
B．同步通信卫星的高度、速度、周期中，有的能确定，有的不能确定，可以调节
C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114
min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低
D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小
参考答案
1.D　2.A
3．B
4.BC
5.C
6.BD
7.ABC
8.B
9.CD
10.CD
11.ACD3.4.1
人造卫星
教学目标：1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史；2．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度；3．理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
教学重点：同步卫星．
教学难点：卫星的变轨
【自主学习】
一、人造地球卫星
三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道②极地轨道③一般轨道。卫星的轨道平面：由于地球卫星做圆周运动的向心力是由万有引力提供的，所以卫星的轨道平面一定过地球
。
二、卫星分类
（1）近地卫星：
其轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是
,也是卫星的
环绕速度，近地卫星的周期约为84.4min，其他卫星的周期都
这个数值。
（2）同步卫星：
“同步”的含义就是和地球保持相对
（又叫静止轨道卫星），所以其周期等于地球自转周期，既T=
h。
①非同步人造地球卫星其轨道平面可与地轴有任意夹角，而同步卫星一定位于
的正上方，不可能在与赤道平行的其他平面上。
②地球同步卫星的周期：地球同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。
③同步卫星必位于赤道上方h处，且h是一定的．
④运行方向一定自西向东运行
⑤
颗同步卫星作为通信卫星，则可覆盖全球．
【所有同步卫星的相同点：】
同平面、同轨道、同半径、同高度、同周期、同方向、同速度、同加速度
三、卫星发射
【交流讨论】
【成果展示】展示学生交流讨论成果
【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）
【学以致用】
考点一　人造地球卫星
【例1】如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，a和b的质量相等，且小于c的质量，则(　　)
A．b所需向心力最小
B．b、c的周期相等且大于a的周期
C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
【变式1】地球的两颗人造卫星质量之比m1∶m2＝1∶2，轨道半径之比r1∶r2＝1∶2.求：
(1)线速度大小之比．(2)角速度之比．(3)运行周期之比．(4)向心力大小之比．
考点二　同步卫星
【例2】下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是(　　)
A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的
B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步
C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114
min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低
D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小
【变式1】如图中的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言(　　)
A．卫星的轨道可能为a
B．卫星的轨道可能为b
C．卫星的轨道可能为c
D．同步卫星的轨道只可能为b
考点三　卫星的变轨
【例3】在西昌卫星发射中心已成功发射嫦娥四号月球探测器．探测器奔月飞行过程中，在月球上空的某次变轨是由椭圆轨道a变为近月圆形轨道b，a、b两轨道相切于P点，如图所示，不计变轨时探测器质量的变化，下列关于探测器说法正确的是
A．在a轨道上P点的速率与在b轨道上P点的速率相同
B．在a轨道上P点所受月球引力等于在b轨道上P点所受月球引力
C．在a轨道上P点的加速度小于在b轨道上P点的加速度
D．在a轨道上运动的周期小于在b轨道上运动的周期
【变式1】我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是
A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接
参考答案
【自主学习】
一、人造地球卫星
三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道②极地轨道③一般轨道。卫星的轨道平面：由于地球卫星做圆周运动的向心力是由万有引力提供的，所以卫星的轨道平面一定过地球
球心
。
二、卫星分类
（1）近地卫星：
其轨道半径等于地球的半径，它的运行速度是
7.9km/s
,也是卫星的
最大
环绕速度，近地卫星的周期约为84.4min，其他卫星的周期都
大于
这个数值。
（2）同步卫星：
“同步”的含义就是和地球保持相对
静止
（又叫静止轨道卫星），所以其周期等于地球自转周期，既T=
24
h。
①非同步人造地球卫星其轨道平面可与地轴有任意夹角，而同步卫星一定位于
赤道
的正上方，不可能在与赤道平行的其他平面上。
②地球同步卫星的周期：地球同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。
③同步卫星必位于赤道上方h处，且h是一定的．
④运行方向一定自西向东运行
⑤
3
颗同步卫星作为通信卫星，则可覆盖全球．
【所有同步卫星的相同点：】
同平面、同轨道、同半径、同高度、同周期、同方向、同速度、同加速度
【例1】ABD
【变式1】解析　(1)由＝m，得v＝
，
所以＝＝.
(2)由＝mω2r，得ω＝
所以＝＝.
(3)＝·＝＝.
(4)同理＝＝·＝.
【例2】B
【变式1】BCD
【例3】B
【变式1】C

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