衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的內(nèi)容和運(yùn)行規(guī)律
2021-02-21 10:39:58文/陳宇航
一、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的內(nèi)容和運(yùn)行規(guī)律
1、內(nèi)容:主要指人造衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律。
2、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的相同點(diǎn):都是萬(wàn)有引力提供向心力,即都滿足$\frac{GMm}{r^2}=m\frac{v^2}{r}=mω^2r=m\frac{4π^2}{T^2}r=ma_n$。
3、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的區(qū)別:
(1)相同點(diǎn):周期和角速度相同。
(2)不同點(diǎn):向心力來(lái)源不同。
對(duì)于同步衛(wèi)星,有$\frac{GMm}{r^2}=ma_n=mω^2r$;
對(duì)于赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體,有$\frac{GMm}{r^2}=mg+mω^2r$,
因此要通過(guò)$v=ωr,a_n=ω^2r$比較兩者的線速度和向心加速度的大小。
3、人造衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律:半徑越小,運(yùn)動(dòng)越快,周期越小。
二、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的相關(guān)例題
$A$為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星,$B$為近地圓軌道衛(wèi)星,$C$為地球同步衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同,三顆衛(wèi)星的線速度大小分別為$v_A、v_B、v_C$,角速度大小分別為$ω_A、ω_B、ω_C$,周期分別為$T_A、T_B、T_C$,向心加速度分別為$a_A、a_B、a_C$,則____
A.$ω_A=ω_C<ω_B$
B.$T_A=T_C<T_B$
C.$v_A=v_C<v_B$
D.$a_A=a_C>a_B$
答案:A
解析:同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步,故$T_A=T_C,ω_A=ω_C$,由$v=ω_r$及$a=ω^2r$得$v_C>v_A,a_C>a_A$。
同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星,根據(jù)$\frac{GMm}{r^2}=m\frac{v^2}{r}=mω^2r=m\frac{4π^2}{T^2}r=ma_n$,知$v_B>v_C,ω_B>ω_C,T_B<T_C,a_B>a_C$。
故可知$v_B>v_C>v_A,ω_B>ω_C=ω_A,T_B<T_C=T_A,a_B>a_C>a_A$。選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
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