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專題強化8　同步衛(wèi)星及其綜合問題
(分值：100分)
1~6題每題9分，共54分
1.(2024·廣東高二學業(yè)考試)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由5顆地球同步衛(wèi)星和30顆其他衛(wèi)星組成，則地球同步衛(wèi)星(　　)
A.繞地球運行的軌道為橢圓
B.運行周期與地球自轉周期相同
C.可靜止在南京上空
D.運行方向與地球自轉方向相反
2.(2023·惠州市期末)我國發(fā)射的某衛(wèi)星，其軌道平面與地面赤道在同一平面內(nèi)，衛(wèi)星距地面的高度約為500 km，而地球同步衛(wèi)星的軌道高度約為36 000 km，已知地球半徑約為6 400 km，關于該衛(wèi)星，下列說法中正確的是(　　)
A.該衛(wèi)星的線速度小于同步衛(wèi)星的線速度
B.該衛(wèi)星的加速度小于同步衛(wèi)星的加速度
C.該衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星的周期
D.該衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度
3.(多選)關于近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星、赤道上的物體，下列說法正確的是(　　)
A.都是萬有引力等于向心力
B.赤道上的物體和地球同步衛(wèi)星的周期、線速度大小、角速度都相等
C.赤道上的物體和近地衛(wèi)星的線速度大小、周期均不同
D.地球同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期
4.(2021·江蘇卷)我國航天人發(fā)揚“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方紅一號”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡。“北斗”第49顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關鍵一步。該衛(wèi)星繞地球做圓周運動，運動周期與地球自轉周期相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。該衛(wèi)星(　　)
A.運動速度大于第一宇宙速度
B.運動速度小于第一宇宙速度
C.軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星
D.軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星
5.(多選)(2023·茂名市第一中學高一期中)我國新一代靜止軌道衛(wèi)星“風云四號”與上一代相比，整星觀察數(shù)據(jù)量提高了160倍，下列關于“風云四號”靜止軌道衛(wèi)星的說法正確的是(　　)
A.一定位于赤道正上空
B.為了避免相撞，應該與其他國家的靜止軌道衛(wèi)星在不同的軌道上運行
C.運行速度小于7.9 km/s
D.繞地球運行的周期比月球繞地球的周期大
6.如圖所示，a為在地球赤道表面隨地球一起自轉的物體，b為繞地球做勻速圓周運動的近地衛(wèi)星，軌道半徑可近似為地球半徑。假設a與b質(zhì)量相同，地球可看作質(zhì)量分布均勻的球體，則物體a和衛(wèi)星b(　　)
A.角速度近似相等
B.線速度大小近似相等
C.向心加速度大小近似相等
D.所受地球引力大小近似相等
7~9題每題11分，共33分
7.(2023·廣東省深圳中學高一期中)如圖所示，a是在赤道平面上相對地球靜止的物體，隨地球一起做勻速圓周運動。b是在地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，軌道半徑約等于地球半徑。c是地球同步衛(wèi)星，已知地球表面的重力加速度為g，下列關于a、b、c的說法正確的是(　　)
A.a的向心加速度等于c的向心加速度
B.a、b、c做勻速圓周運動的向心加速度最大的是c
C.a、b、c做勻速圓周運動的速率最大的是b
D.a、b、c做勻速圓周運動的周期最小的是a
8.研究表明，地球自轉在逐漸變慢，3億年前地球自轉的周期約為22小時。假設這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比(　　)
A.距地球的高度變大 B.向心加速度變大
C.線速度變大 D.角速度變大
9.(多選)a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉動，向心加速度大小為a1，b處于地面附近近地軌道上，運行速度大小為v1，c是地球靜止衛(wèi)星，離地心距離為r，運行速度大小為v2，向心加速度大小為a2，d是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，地球的半徑為R，則有(　　)
A.a的向心加速度等于重力加速度g
B.d的運動周期有可能是20 h
C.=
D.=
(13分)
10.均勻分布在地球赤道平面上空的三顆同步通信衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)除地球南北極的少數(shù)地區(qū)外的“全球通信”，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球自轉周期為T(忽略地球自轉的影響)，則三顆衛(wèi)星中任意兩顆的距離為(　　)
A. B.
C. D.
答案精析
1.B　[該地球同步衛(wèi)星運行軌道為位于地球赤道平面上圓形軌道，故A錯誤；地球同步衛(wèi)星運行周期與地球自轉一周的時間相等，即24小時，故B正確；該地球同步衛(wèi)星靜止在赤道上空某處，南京不在赤道上，所以不可靜止在南京上空，故C錯誤；地球同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉方向相同，故D錯誤。]
2.C　[根據(jù)v=可知，該衛(wèi)星的線速度大于同步衛(wèi)星的線速度，故A錯誤。根據(jù)a=知該衛(wèi)星的加速度大于同步衛(wèi)星的加速度，故B錯誤。由開普勒第三定律知，該衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星的周期，故C正確。第一宇宙速度是衛(wèi)星最小的發(fā)射速度，知該衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度，故D錯誤。]
3.CD　[赤道上的物體是由萬有引力的一個分力提供向心力，A項錯誤；赤道上的物體和地球同步衛(wèi)星有相同周期和角速度，但線速度大小不相等，B項錯誤；地球同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有相同的中心天體，根據(jù)=m=mr，得v=，T=2π，由于r同>r近，故v同T近，D項正確；赤道上的物體、近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星三者間的周期關系為T赤=T同>T近，根據(jù)v=ωr可知v赤4.B　[第一宇宙速度是指衛(wèi)星繞地球表面做圓周運動的速度，是環(huán)繞地球做圓周運動的所有衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，由G=m，可知v=，該衛(wèi)星的軌道半徑遠大于地球的半徑，可知運動速度小于第一宇宙速度，選項A錯誤，B正確；根據(jù)G=mr，可知r=，因為該衛(wèi)星的運動周期與地球自轉周期相同，等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的周期，可知該衛(wèi)星的軌道半徑等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道半徑，選項C、D錯誤。]
5.AC　[“風云四號”衛(wèi)星為靜止軌道衛(wèi)星，定點在地球赤道上空某處，距地面的高度相同，與其他國家的靜止軌道衛(wèi)星都應該在同一軌道上運行，A正確，B錯誤；近地衛(wèi)星的繞行速度為第一宇宙速度(7.9 km/s)，根據(jù)高軌低速可知，“風云四號”運行速度小于第一宇宙速度(7.9 km/s)，C正確；靜止軌道衛(wèi)星繞地球運行的周期為1天，月球繞地球運行的周期約為30天，D錯誤。]
6.D　[由=m可得v=，衛(wèi)星b的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則衛(wèi)星b的線速度大小大于同步衛(wèi)星的線速度大小；同步衛(wèi)星與地球自轉角速度相同，半徑大于地球半徑，同步衛(wèi)星線速度大小大于a的線速度大小，則衛(wèi)星b線速度大小大于a的線速度大小，故B錯誤；衛(wèi)星b線速度大小大于a的線速度大小，半徑近似相等，由ω=，可知衛(wèi)星b的角速度大于a的角速度，由an=可知衛(wèi)星b的向心加速度大小大于a的向心加速度大小，故A、C錯誤；a與衛(wèi)星b質(zhì)量相同，半徑近似相等，由F=可知，a與b所受地球引力大小近似相等，故D正確。]
7.C　[b為近地衛(wèi)星，根據(jù)=ma，解得a=，由于b的軌道半徑約等于地球半徑，則b的加速度等于g，且b的向心加速度大于c的向心加速度，同步衛(wèi)星的周期和地球自轉周期相同，則由a=r，可知a的向心加速度小于c的向心加速度，故A、B錯誤；衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，有=m，解得v=，因為b的軌道半徑小于c的軌道半徑，所以b、c的線速度大小關系為vb>vc，對a、c，根據(jù)v=rω可知vc>va，故C正確；
a的周期等于c的周期，根據(jù)=mr，解得T=，可知b的周期最小，故D錯誤。]
8.A　[由題意可知，未來地球自轉的周期將進一步變長，所以未來發(fā)射的地球同步衛(wèi)星的周期也將變長。設地球質(zhì)量為M，同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r，運行周期為T，萬有引力提供向心力，有G=m()2r，可得T=2π，要增大同步衛(wèi)星的運行周期，需增大同步衛(wèi)星的軌道半徑，則同步衛(wèi)星距地球的高度將變大，A正確；由a=，v=及ω=可知，同步衛(wèi)星的向心加速度、線速度和角速度都將變小，B、C、D錯誤。]
9.CD　[地球靜止衛(wèi)星c與地球自轉的角速度和周期相同，則知a與c的角速度相同，根據(jù)a=ω2r，知c的向心加速度大，由ma=G，得a=，衛(wèi)星的軌道半徑越大，向心加速度越小，則地球靜止衛(wèi)星的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度約為g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A錯誤；由G=mr得T=2π，所以衛(wèi)星的軌道半徑越大，周期越大，所以d的運動周期大于c的運動周期，即大于24 h，故B錯誤；a、c的角速度相同，由a=ω2r知=，故C正確；根據(jù)G=m，解得v=，則=，故D正確。]
10.B　[設同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，由題意有G=m()2r，g=G，解得r=，三顆同步衛(wèi)星，每兩顆衛(wèi)星與地心連線之間的夾角為120°，由幾何知識得，任意兩顆衛(wèi)星間距為L=2rsin 60°=，故A、C、D錯誤，B正確。]專題強化8　同步衛(wèi)星及其綜合問題
［學習目標］　1.掌握地球同步衛(wèi)星的特點(重點)。2.知道“赤道上的物體”“同步衛(wèi)星”“近地衛(wèi)星”的區(qū)別與聯(lián)系(重難點)。
一、地球同步衛(wèi)星
地球上空分布著許多的地球同步衛(wèi)星，其在地面上的人看來，始終靜止不動。請思考：
(1)這些同步衛(wèi)星是否就真的靜止不動呢？
(2)這些同步衛(wèi)星有什么共同的特點呢？
1.地球同步衛(wèi)星的四個“一定”
周期、角速度一定 與地球自轉周期、角速度相同，即T=　　 h
高度一定 衛(wèi)星離地面高度h=3.6×104 km≈6R
速率一定 速度大小v==3.1 km/s
加速度大小一定 由于衛(wèi)星高度確定，則其軌道半徑確定，因此向心加速度大小a=ω2r=(R+h)不變
2.主要用于　　　　，故也稱通信衛(wèi)星。
例1　(2023·江門市高一期中)北斗問天，國之夙愿。我國北斗三號系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星，其軌道半徑約為地球半徑的7倍。則該地球靜止軌道衛(wèi)星(　　)
A.其發(fā)射速度一定大于11.2 km/s
B.在軌道上運動的線速度一定小于7.9 km/s
C.它運行周期大于24 h
D.它可以經(jīng)過北京正上空，所以我國能利用它進行電視轉播
二、地球同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較
1.地球同步衛(wèi)星和赤道上的物體有什么相同點和不同點？
2.地球同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有什么相同點和不同點？
地球同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較
赤道上的物體 近地衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星
向心力來源 萬有引力和支持力的　　　　 　　　　　　　
向心力方向 指向　　　
重力與萬有 引力的關系 重力略小于萬有引力 重力等于萬有引力
線速度 v1=ω1R v2= v3=ω3(R+h)=
v1　　v3　　v2(v2為第一宇宙速度)
角速度 ω1=ω自 ω2= ω3=ω自=
ω1　　ω3　　ω2
向心加速度 a1=R a2=R= a3=(R+h)=
a1　　a3　　a2
例2　(2022·湖北卷)2022年5月，我國成功完成了天舟四號貨運飛船與空間站的對接，形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，周期約90分鐘。下列說法正確的是(　　)
A.組合體中的貨物處于超重狀態(tài)
B.組合體的速度大小略大于第一宇宙速度
C.組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大
D.組合體的加速度大小比地球同步衛(wèi)星的小
例3　(2023·廣東省廣州大學附屬中學校聯(lián)考期中)如圖所示，衛(wèi)星A是我國在2022年8月20日成功發(fā)射的“遙感三十五號”04組衛(wèi)星，衛(wèi)星B是地球同步衛(wèi)星，它們均繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星P是地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，P、A、B三顆衛(wèi)星的線速度大小分別為vP、vA、vB，角速度大小分別為ωP、ωA、ωB，下列判斷正確的是(　　)
A.vA>vB>vP B.vAC.ωP=ωA=ωB D.ωP<ωA<ωB
例4　(多選)同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為v1，向心加速度大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列關系式正確的是(　　)
A.= B.=()2
C.= D.=
答案精析
一、
(1)這些同步衛(wèi)星都在繞地心做勻速圓周運動，其周期等于地球自轉的周期，故衛(wèi)星相對于地球靜止。
(2)這些同步衛(wèi)星都在赤道上空(軌道平面與赤道平面成0度角)，周期一定、高度一定、線速度大小和角速度一定。
梳理總結
1.24　
2.通信
例1　B　[發(fā)射地球衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s，且不能超過11.2 km/s，A錯誤；
地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度是7.9 km/s，地球靜止軌道衛(wèi)星在軌道上運動的線速度一定小于7.9 km/s，B正確；地球靜止軌道衛(wèi)星，相對地球靜止，與地球自轉周期相同為24 h，C錯誤；地球靜止軌道衛(wèi)星，處于赤道上空，不能經(jīng)過北京上空，D錯誤。]
二、
1.相同點：周期和角速度相同
不同點：向心力來源不同
對于同步衛(wèi)星，萬有引力全部提供向心力，有=ma=mω2r
對于赤道上物體，萬有引力的一個分力提供向心力，有=mg+mω2r，
因此要通過v=ωr，a=ω2r比較兩者的線速度和向心加速度的大小。
2.相同點：都是萬有引力提供向心力
即都滿足=m=mω2r=mr=ma。
不同點：軌道半徑不同。近地衛(wèi)星的軌道半徑約等于地球的半徑，同步衛(wèi)星的軌道半徑約等于地球半徑的7倍。
提煉總結
合力　萬有引力　地心　<　<　=　<　<　<
例2　C　[組合體只受萬有引力的作用，則組合體中的貨物處于失重狀態(tài)，A錯誤；由題知組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，而第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度，則組合體的速度大小不可能大于第一宇宙速度，B錯誤；已知地球同步衛(wèi)星的周期為24 h，則根據(jù)角速度和周期的關系有ω=，由于T同>T組合體，則組合體的角速度比地球同步衛(wèi)星的大，C正確；由G=mr，可得T=2π，由于T同>T組合體，則r同>r組合體，又由G=ma，則有a同例3　A　[對于衛(wèi)星A、B，根據(jù)萬有引力提供向心力，有G=m，解得v=，由題圖可知rAvB，又因為v=ωr，可得ωA>ωB，由于B是地球同步衛(wèi)星，P是地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，衛(wèi)星P、B的角速度相等，則有ωA>ωB=ωP，根據(jù)v=ωr，ωP=ωB，可知vB>vP，則有vA>vB>vP故選A。]
例4　AD　[以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星。對于衛(wèi)星，其共同特點是萬有引力提供向心力，則G=m，故 =，C錯誤，D正確；對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點是角速度相等，根據(jù)a=ω2r，有=，A正確，B錯誤。](共45張PPT)
DISANZHANG
第三章
專題強化8　同步衛(wèi)星及其
綜合問題
1.掌握地球同步衛(wèi)星的特點(重點)。
2.知道“赤道上的物體”“同步衛(wèi)星”“近地衛(wèi)星”的區(qū)別與聯(lián)系(重難點)。
學習目標
一、地球同步衛(wèi)星
二、地球同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較
專題強化練
內(nèi)容索引
地球同步衛(wèi)星
一
地球上空分布著許多的地球同步衛(wèi)星，其在地面上的人看來，始終靜止不動。請思考：
(1)這些同步衛(wèi)星是否就真的靜止不動呢？
答案　這些同步衛(wèi)星都在繞地心做勻速圓周運動，其周期等于地球自轉的周期，故衛(wèi)星相對于地球靜止。
(2)這些同步衛(wèi)星有什么共同的特點呢？
答案　這些同步衛(wèi)星都在赤道上空(軌道平面與赤道平面成0度角)，周期一定、高度一定、線速度大小和角速度一定。
梳理與總結
1.地球同步衛(wèi)星的四個“一定”
周期、角速度一定 與地球自轉周期、角速度相同，即T= h
高度一定 衛(wèi)星離地面高度h=3.6×104 km≈6R
速率一定 速度大小v==3.1 km/s
加速度大小一定 由于衛(wèi)星高度確定，則其軌道半徑確定，因此向心加速度大小a=ω2r=(R+h)不變
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2.主要用于 ，故也稱通信衛(wèi)星。
通信
　(2023·廣東江門市高一期中)北斗問天，國之夙愿。我國北斗三號系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星，其軌道半徑約為地球半徑的7倍。則該地球靜止軌道衛(wèi)星
A.其發(fā)射速度一定大于11.2 km/s
B.在軌道上運動的線速度一定小于7.9 km/s
C.它運行周期大于24 h
D.它可以經(jīng)過北京正上空，所以我國能利用它進行電視轉播
例1
√
發(fā)射地球衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s，且不能超過11.2 km/s，A錯誤；
地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度是7.9 km/s，地球靜止軌道衛(wèi)星在軌道上運動的線速度一定小于7.9 km/s，B正確；
地球靜止軌道衛(wèi)星，相對地球靜止，與地球自轉周期相同為24 h，C錯誤；
地球靜止軌道衛(wèi)星，處于赤道上空，不能經(jīng)過北京上空，D錯誤。
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地球同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較
二
1.地球同步衛(wèi)星和赤道上的物體有什么相同點和不同點？
答案　相同點：周期和角速度相同
不同點：向心力來源不同
對于同步衛(wèi)星，萬有引力全部提供向心力，有=ma=mω2r
對于赤道上物體，萬有引力的一個分力提供向心力，有=mg+mω2r，
因此要通過v=ωr，a=ω2r比較兩者的線速度和向心加速度的大小。
2.地球同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有什么相同點和不同點？
答案　相同點：都是萬有引力提供向心力
即都滿足=m=mω2r=mr=ma。
不同點：軌道半徑不同。近地衛(wèi)星的軌道半徑約等于地球的半徑，同步衛(wèi)星的軌道半徑約等于地球半徑的7倍。
提煉·總結
地球同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較
赤道上的物體 近地衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星
向心力來源 萬有引力和支持力的_____ __________
向心力方向 指向______
重力與萬有 引力的關系 重力略小于萬有引力 重力等于萬有引力
合力
萬有引力
地心
赤道上的物體 近地衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星
線速度 v1=ω1R v2= v3=ω3(R+h)=
v1 v3 v2(v2為第一宇宙速度)
角速度 ω1=ω自 ω2= ω3=ω自=
ω1 ω3 ω2
向心加速度 a1=R a2=R= a3=(R+h)=
a1 a3 a2
<
<
=
<
<
<
　(2022·湖北卷)2022年5月，我國成功完成了天舟四號貨運飛船與空間站的對接，形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，周期約90分鐘。下列說法正確的是
A.組合體中的貨物處于超重狀態(tài)
B.組合體的速度大小略大于第一宇宙速度
C.組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大
D.組合體的加速度大小比地球同步衛(wèi)星的小
例2
√
組合體只受萬有引力的作用，則組合體中的貨物處于失重狀態(tài)，A錯誤；
由題知組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，而第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度，則組合體的速度大小不可能大于第一宇宙速度，B錯誤；
已知地球同步衛(wèi)星的周期為24 h，則根據(jù)角速度和周期的關系有ω=，由于T同>T組合體，則組合體的角速度比地球同步衛(wèi)星的大，C正確；
由G=mr，可得T=2π，由于T同>T組合體，則r同>r組合體，又由G=ma，則有a同　(2023·廣東省廣州大學附屬中學校聯(lián)考期中)如圖所示，衛(wèi)星A是我國在2022年8月20日成功發(fā)射的“遙感三十五號”04組衛(wèi)星，衛(wèi)星B是地球同步衛(wèi)星，它們均繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星P是地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，P、A、B三顆衛(wèi)星的線速度大小分別為vP、vA、vB，角速度大小分別為ωP、ωA、ωB，下列判斷正確的是
A.vA>vB>vP B.vAC.ωP=ωA=ωB D.ωP<ωA<ωB
例3
√
對于衛(wèi)星A、B，根據(jù)萬有引力提供向心力，有G
=m，解得v=，由題圖可知rAvB，
又因為v=ωr，可得ωA>ωB，由于B是地球同步衛(wèi)星，
P是地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，衛(wèi)星P、B的角速度相等，則有ωA>ωB=ωP，根據(jù)v=ωr，ωP=ωB，可知vB>vP，則有vA>vB>vP故選A。
　(多選)同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為v1，向心加速度大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列關系式正確的是
A.= B.=()2
C.= D.=
例4
√
√
以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星。對于衛(wèi)星，其共同特點是
萬有引力提供向心力，則G=m=，C錯誤，D正確；
對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點是角速度相等，根據(jù)a=ω2r，有=，A正確，B錯誤。
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專題強化練
三
對一對
答案
題號 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B C CD B AC D C A
題號 9 　10
答案 CD 　B
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1.(2024·廣東高二學業(yè)考試)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由5顆地球同步衛(wèi)星和30顆其他衛(wèi)星組成，則地球同步衛(wèi)星
A.繞地球運行的軌道為橢圓
B.運行周期與地球自轉周期相同
C.可靜止在南京上空
D.運行方向與地球自轉方向相反
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基礎強化練
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該地球同步衛(wèi)星運行軌道為位于地球赤道平面上圓形軌道，故A錯誤；
地球同步衛(wèi)星運行周期與地球自轉一周的時間相等，即24小時，故B正確；
地球同步衛(wèi)星靜止在赤道上空某處，南京不在赤道上，所以不可靜止在南京上空，故C錯誤；
地球同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉方向相同，故D錯誤。
答案
2.(2023·惠州市期末)我國發(fā)射的某衛(wèi)星，其軌道平面與地面赤道在同一平面內(nèi)，衛(wèi)星距地面的高度約為500 km，而地球同步衛(wèi)星的軌道高度約為36 000 km，已知地球半徑約為6 400 km，關于該衛(wèi)星，下列說法中正確的是
A.該衛(wèi)星的線速度小于同步衛(wèi)星的線速度
B.該衛(wèi)星的加速度小于同步衛(wèi)星的加速度
C.該衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星的周期
D.該衛(wèi)星的發(fā)射速度小于第一宇宙速度
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根據(jù)v=可知，該衛(wèi)星的線速度大于同步衛(wèi)星的線速度，故A錯誤。
根據(jù)a=知該衛(wèi)星的加速度大于同步衛(wèi)星的加速度，故B錯誤。
由開普勒第三定律知，該衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星的周期，故C正確。
第一宇宙速度是衛(wèi)星最小的發(fā)射速度，知該衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度，故D錯誤。
答案
3.(多選)關于近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星、赤道上的物體，下列說法正確的是
A.都是萬有引力等于向心力
B.赤道上的物體和地球同步衛(wèi)星的周期、線速度大小、角速度都相等
C.赤道上的物體和近地衛(wèi)星的線速度大小、周期均不同
D.地球同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期
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赤道上的物體是由萬有引力的一個分力提供向心力，A項錯誤；
赤道上的物體和地球同步衛(wèi)星有相同周期和角速度，但線速度大小不相等，B項錯誤；
地球同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有相同的中心天體，根據(jù)=m=mr，得v=，T=2π，由于r同>r近，故v同T近，D項正確；
赤道上的物體、近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星三者間的周期關系為T赤=T同>T近，根據(jù)v=ωr可知v赤答案
4.(2021·江蘇卷)我國航天人發(fā)揚“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方紅一號”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡。“北斗”第49顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關鍵一步。該衛(wèi)星繞地球做圓周運動，運動周期與地球自轉周期相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。該衛(wèi)星
A.運動速度大于第一宇宙速度
B.運動速度小于第一宇宙速度
C.軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星
D.軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星
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第一宇宙速度是指衛(wèi)星繞地球表面做圓周運動的速度，是環(huán)繞地球
做圓周運動的所有衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，由G=m，可知v=，
該衛(wèi)星的軌道半徑遠大于地球的半徑，可知運動速度小于第一宇宙速度，選項A錯誤，B正確；
根據(jù)G=mr，可知r=，因為該衛(wèi)星的運動周期與地球自
轉周期相同，等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的周期，可知該衛(wèi)星的軌道半徑等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道半徑，選項C、D錯誤。
答案
5.(多選)(2023·茂名市第一中學高一期中)我國新一代靜止軌道衛(wèi)星“風云四號”與上一代相比，整星觀察數(shù)據(jù)量提高了160倍，下列關于“風云四號”靜止軌道衛(wèi)星的說法正確的是
A.一定位于赤道正上空
B.為了避免相撞，應該與其他國家的靜止軌道衛(wèi)星在不同的軌道上運行
C.運行速度小于7.9 km/s
D.繞地球運行的周期比月球繞地球的周期大
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“風云四號”衛(wèi)星為靜止軌道衛(wèi)星，定點在地球赤道上空某處，距地面的高度相同，與其他國家的靜止軌道衛(wèi)星都應該在同一軌道上運行，A正確，B錯誤；
近地衛(wèi)星的繞行速度為第一宇宙速度(7.9 km/s)，根據(jù)高軌低速可知，“風云四號”運行速度小于第一宇宙速度(7.9 km/s)，C正確；
靜止軌道衛(wèi)星繞地球運行的周期為1天，月球繞地球運行的周期約為30天，D錯誤。
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答案
6.如圖所示，a為在地球赤道表面隨地球一起自轉的物體，b為繞地球做勻速圓周運動的近地衛(wèi)星，軌道半徑可近似為地球半徑。假設a與b質(zhì)量相同，地球可看作質(zhì)量分布均勻的球體，則物體a和衛(wèi)星b
A.角速度近似相等
B.線速度大小近似相等
C.向心加速度大小近似相等
D.所受地球引力大小近似相等
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由=m可得v=，衛(wèi)星b的軌道半徑小于同步
衛(wèi)星的軌道半徑，則衛(wèi)星b的線速度大小大于同步衛(wèi)
星的線速度大小；同步衛(wèi)星與地球自轉角速度相同，
半徑大于地球半徑，同步衛(wèi)星線速度大小大于a的線速度大小，則衛(wèi)星b線速度大小大于a的線速度大小，故B錯誤；
衛(wèi)星b線速度大小大于a的線速度大小，半徑近似相等，由ω=，可知衛(wèi)星b的角速度大于a的角速度，由an=可知衛(wèi)星b的向心加速度大小
大于a的向心加速度大小，故A、C錯誤；
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a與衛(wèi)星b質(zhì)量相同，半徑近似相等，由F=可知，
a與b所受地球引力大小近似相等，故D正確。
答案
7.(2023·廣東省深圳中學高一期中)如圖所示，a是在赤道平面上相對地球靜止的物體，隨地球一起做勻速圓周運動。b是在地球表面附近做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，軌道半徑約等于地球半徑。c是地球同步衛(wèi)星，已知地球表面的重力加速度為g，下列關于a、b、c的說法正確的是
A.a的向心加速度等于c的向心加速度
B.a、b、c做勻速圓周運動的向心加速度最大的是c
C.a、b、c做勻速圓周運動的速率最大的是b
D.a、b、c做勻速圓周運動的周期最小的是a
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能力綜合練
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b為近地衛(wèi)星，根據(jù)=ma，解得a=，由于b的軌
道半徑約等于地球半徑，則b的加速度等于g，且b的
向心加速度大于c的向心加速度，同步衛(wèi)星的周期和
地球自轉周期相同，則由a=r，可知a的向心加速度小于c的向心加
速度，故A、B錯誤；
衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，有=m，解得v=，因為b的軌
道半徑小于c的軌道半徑，所以b、c的線速度大小關系為vb>vc，對a、c，根據(jù)v=rω可知vc>va，故C正確；
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a的周期等于c的周期，根據(jù)=mr，解得T=
，可知b的周期最小，故D錯誤。
答案
8.研究表明，地球自轉在逐漸變慢，3億年前地球自轉的周期約為22小時。假設這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在相比
A.距地球的高度變大 B.向心加速度變大
C.線速度變大 D.角速度變大
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由題意可知，未來地球自轉的周期將進一步變長，所以未來發(fā)射的地球同步衛(wèi)星的周期也將變長。設地球質(zhì)量為M，同步衛(wèi)星的質(zhì)量
為m，軌道半徑為r，運行周期為T，萬有引力提供向心力，有G=
m()2r，可得T=2π，要增大同步衛(wèi)星的運行周期，需增大同步
衛(wèi)星的軌道半徑，則同步衛(wèi)星距地球的高度將變大，A正確；
由a=，v=及ω=可知，同步衛(wèi)星的向心加速度、線速度和
角速度都將變小，B、C、D錯誤。
答案
9.(多選)a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉動，向心加速度大小為a1，b處于地面附近近地軌道上，運行速度大小為v1，c是地球靜止衛(wèi)星，離地心距離為r，運行速度大小為v2，向心加速度大小為a2，d是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，地球的半徑為R，則有
A.a的向心加速度等于重力加速度g
B.d的運動周期有可能是20 h
C.=
D.=
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地球靜止衛(wèi)星c與地球自轉的角速度
和周期相同，則知a與c的角速度相
同，根據(jù)a=ω2r，知c的向心加速度
大，由ma=G，得a=，衛(wèi)星的軌道半徑越大，向心加速度越小，則地球靜止衛(wèi)星的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度約為g，故知a的向心加速度小于重力加速度g，故A錯誤；
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由G=mr得T=2π，所以衛(wèi)
星的軌道半徑越大，周期越大，所
以d的運動周期大于c的運動周期，即大于24 h，故B錯誤；
a、c的角速度相同，由a=ω2r知=，故C正確；
根據(jù)G=m，解得v==，故D正確。
答案
10.均勻分布在地球赤道平面上空的三顆同步通信衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)除地球南北極的少數(shù)地區(qū)外的“全球通信”，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球自轉周期為T(忽略地球自轉的影響)，則三顆衛(wèi)星中任意兩顆的距離為
A. B.
C. D.
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尖子生選練
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設同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，由題意有G=m()2r，g=G，解得r=，三顆同步衛(wèi)星，每兩顆衛(wèi)星與地心連線之間的夾角為120°，由幾何知識得，任意兩顆衛(wèi)星間距為L=2rsin 60°=，故A、C、D錯誤，B正確。
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答案

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