高一物理同步卫星试题答案及解析

高一物理同步卫星试题答案及解析
1.关于地球同步卫星，下列说法正确的是
A．它们的质量一定是相同的
B．它们的周期、高度、速度大小一定是相同的
C．我国发射的地球同步卫星可以定点在北京上空
D．我国发射的地球同步卫星必须定点在赤道上空
【答案】BD
【解析】对于同步卫星的周期都等于地球自转的周期；根据
所以所有同步卫星都有固定的高度h和速度v;且同步卫星为了做到和地球“同步”只能定点到赤道的上空。

选项BD正确。

【考点】同步卫星的周期、高度、速度及轨道问题。

2.我国正在建设的北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（即地球的同步卫星）和30颗非静止轨道卫星组成，下列表述正确的是
A．静止轨道卫星所受地球引力方向不变
B．静止轨道卫星运行速度与地球自转速度相同
C．静止轨道卫星和非静止轨道卫星都处于失重状态
D．提高非静止轨道卫星运行速度仍可使其在原轨道上运行
【答案】C
【解析】因为同步卫星绕地球做匀速圆周运动，所以其向心力时时刻刻指向地球球心，而万有引力充当向心力，故其受到的万有引力方向时时刻刻发生变化，A错误，地球同步卫星相对地球是静止的，所以同步卫星和地球自转角速度是相等的，B错误；卫星在运动过程中，万有引力即重
力全部充当向心力，故卫星处于失重状态，C正确；根据公式可得，速度发
生变化，则运动半径也发生变化，即非静止卫星运动轨道发生变化，D错误
故选C
【考点】考查了人造卫星问题
点评：地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度．
3.同步卫星相对于地面静止不动，犹如挂在空中一样，下列说法正确的是( )
A．同步卫星处于平衡状态
B．同步卫星的速率是唯一的
C．各国的同步卫星都在同一圆周轨道上运行
D．同步卫星加速度的大小是唯一的
【答案】BCD
【解析】同步卫星指的是与地球自转同步的卫星，角速度与地球自转角速度相同，万有引力提供向心力，选项A错误；同步卫星由于周期一定，半径、线速度、角速度、高度全部一定，故选BCD
【考点】考查同步卫星
点评：本题难度较小，由于同步卫星的周期一定，则线速度、角速度、周期、半径、高度、位置都一定
4.关于同步卫星(它相对于地面静止不动)，下列说法中正确的是（）
A．它可以定位在我们居住的城市桂林的正上空
B．世界各国发射的同步卫星的高度和线速度都是相同的
C．它运行的线速度一定小于第一宇宙速度
D．它运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
【答案】BD
【解析】根据同步卫星与地球自转同步，与地面相对静止，同时卫星受到地球的万有引力提供向心力，指向圆心，万有引力指向地心，故同步卫星只能在赤道上空，故A错误；因为同步卫星要
和地球自转同步，即ω相同，根据，因为ω是一定值，所以 r 也是一定值，所以它运行的轨道半径和速率是确定的值．故B正确．卫星的速度公式可知同步卫星的速度小于近地卫星的环绕速度，即小于第一宇宙速度7.9km/s，选项BD正确；选项C错误；故选BD
【考点】考查同步卫星
点评：本题难度较小，本题关键抓住同步卫星与地球自转同步，万有引力指向地心，还要指向轨道圆的圆心，从而确定轨道平面；同时要结合万有引力提供向心力列式分析
5.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星：
A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值
D．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
【答案】D
【解析】了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球相同．物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．
通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量
解：它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．所以同步卫星只能在赤道的正上方．
因为同步卫星要和地球自转同步，即ω相同，根据，因为ω是一定值，所以 r 也
是一定值，所以同步卫星离地心的距离是一定的．故D正确；
故选D．
【考点】同步卫星．
点评：地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度．
6.（普通班）关于地球同步通讯卫星，下列说法中正确的是（）
A．它可以定点在北京上空
B．各国发射的这种卫星轨道半径大小都一样
C．它运行的线速度一定小于第一宇宙速度
D．它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间
【答案】BC
【解析】地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，与赤道平面重合，故A错误；地球同步卫星距离地球的高度约为36000 km，半径一样，所以各国发射的这种卫星轨道半径都一样，故B正确；地球同步卫星在轨道上的绕行速度约为3.1千米/秒，小于7.9km/s，故C正确D错误；
故选BC；
【考点】本题考查了同步卫星
点评：地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，万有引力提供向心力，轨道的中
心一定是地球的球心；同步卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期．本题难度不大，属于基础题．
7.已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，地球自转周期为T，试求地球同步卫星轨道
距地面的高度。

【答案】
【解析】对同步卫星：
对地球表面上的物体
解得：同步卫星的高度
【考点】万有引力与航天
点评：本题要知道万有引力提供向心力，在地球表面万有引力等于重力，难度不大，属于基础题．
8.同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星()
A．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值
D．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值
【答案】A
【解析】由于地球同步卫星和地球自转同步，且万有引力等于向心力，所以轨道只能在赤道上方；由可得，卫星离地心的距离是一定的。

故选A
【考点】同步卫星
点评：地球同步卫星具有以下特点：
轨道取向一定：运行轨道平面与地球赤道共面．
运行方向一定：运行方向必须与地球的自转方向相同．
运行周期一定：与地球的自转周期相同，T=86400s．
位置高度一定：在地球赤道正上方高度为h=36000km处．h≈5.6R地．
运行速度一定：v=3.1km/s，约为第一宇宙速度的0.39倍．
运行角速度一定：与地球自转角速度相同，ω=7.3×10-5rad/s。

9.设地球的质量为M，平均半径为R，地球自转角速度为ω，地球表面处重力加速度为ｇ，地球
同步卫星质量为m，同步卫星离地面高度为h，引力常量为G，则有关同步卫星的说法正确的是( )
A．同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为
B．同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为
C．同步卫星的离地高度为
D．同步卫星的线速度大小为
【答案】AD
【解析】
根据公式和可得同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为：
同步卫星的角速度为，根据公式可得同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为：，B错误；
根据公式可得同步卫星所受的地球对它的万有引力的大小为
根据万有引力提供向心力，轨道半径，所以同步卫星离地的高度．故C错误
根据公式,可得．故D正确．
故选AD．
【考点】人造卫星问题．
点评：解决本题的关键掌握同步卫星的特点：同步卫星定轨道（在赤道上方），定周期（与地球的自转周期相同），定速率、定高度．
10.关于地球同步卫星，下列说法中正确的是
A．它运行的线速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．它运行的线速度大小一定小于第一宇宙速度
C．各国发射的这种卫星的运行周期都不一样
D．各国发射的这种卫星的轨道半径都不一样
【答案】B
【解析】第一宇宙速度是环绕地球的最大速度,由线速度公式可知半径越大线速度越小,所以同步卫星的线速度小于第一宇宙速度,A错;同步卫星的周期与地球自转周期相同,C错;由周期公式
可知同步卫星的轨道半径一定,D错;
11.在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。

则（）
A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
【答案】CD
【解析】11.2km/s是脱离地球的最小发射速度，Ａ错；7.9km/s是贴近地球表面的环绕速度，是环绕地球的最大速度，B错；
12.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星。

关于同步卫星，下列说法正确的
是（）
A．它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值
B．它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值
D．它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
【解析】同步卫星的周期与地球自转周期相同，由周期公式可知同步卫星的半径一定，
而且必须发射到赤道正上空，ABC错,D对；
13.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点.如图
所示,则卫星分别在1、2、3轨道上运行时，以下说法正确的是( )
A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D．卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
【答案】BD
【解析】由公式得所以卫星在轨道3上的速度要小于卫星在轨道1上的速度，A错。

由公式得所以卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，B
对。

卫星在轨道1上经过Q点时的万有引力等于它在轨道2上经过Q点时的万有引力，所以两
者的向心加速度是相等的，故C错，同理D正确
14.关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是
A．已知它的质量是1.24 t，若将它的质量增为2.84 t，其同步轨道半径变为原来的2倍
B．它的运行速度小于7.9 km/s，它处于完全失重状态
C．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播
D．它的周期是24 h，其轨道平面与赤道平面重合且距地面高度一定
【答案】BD
【解析】由线速度公式可知，线速度与卫星的质量无关，A错；7.9 km/s是卫星贴近地
球表面时的速度，是环绕地球运动的最大速度，同步卫星的速度一定小于7.9 km/s ，而且向心力
完全提供向心力，处于完全失重状态，B对；同步卫星必须和地球自转同步，必须发射到赤道上空，C错；由可知，同步卫星的半径一定，D对；
15.如图所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。

已
，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。

知地球半径为R，地球自转角速度为ω
(1)求卫星B的运行周期；
(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线
上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？
【答案】（1）2π（2）
【解析】(1)由万有引力定律和向心力公式得
G＝m (R＋h)(2分)
在地球表面处有G＝mg(2分) 联立得T
B
＝2π①(2分)
(2)B转动的角速度大于A，因此当A、B再次相距最近时，B比A多转一周，即多转2π弧度，
故(ω
B －ω
A
)t＝2π(2分)
又ω
B
＝＝ (1分) 把①代入得t＝.(1分)
16.(8分) 已知地球的半径为R，自转角速度为，地球表面的重力加速度为g，在赤道上空一颗相对地球静止的同步卫星离地面的高度h是多少?（用以上三个量表示）
【答案】
【解析】同步卫星在运动中角速度为，则
① ------3分
又② -------3分
由①②得
-----2分
17.我国正在建立的北斗导航系统建成后，将有助于减少我国对GPS导航系统的依赖。

北斗导航系统中有几颗卫星是地球同步卫星，GPS导航系统是由周期约为12h的卫星群组成。

则北斗导航系统的同步卫星与GPS导航卫星相比( )
A．北斗导航系统比同步卫星的角速度大
B．北斗导航系统比同步卫星的轨道半径小
C．GPS导航卫星的线速度大
D．GPS导航卫星的向心加速度小
【答案】C
【解析】本题考查万有引力定律的应用，，同步卫星半径大，由可知同步卫星的线速度较小，B错C对；，同步卫星角速度较小，A错；同步卫星的加速度较小，D错。

18. .我国发射的地球同步卫星的质量为m，如果地球半径为R，自转角速度为，表面重力加速度为g，关于同步卫星以下说法错误的是 ( )
A．受到地球引力为B．周期T=24h
C．距地面的高度D．定点于北京上空
【答案】AD
【解析】只有在地球表面，万有引力才近似等于mg，同步卫星运行周期与地球自转周期相同；
相对于地球静止不动，所以只能发射到赤道上空，由可求出
19.“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。

设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是
A．同步卫星距地面的高度是地球半径的（n－1）倍
B．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的倍
C．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的倍
D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的倍（忽略地球的的自转效应）
【答案】AB
【解析】同步卫星距地面的高度，A正确；，B正确；由
，同步卫星与地球赤道上物体有相同的角速度，则同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的n倍，C错误；由，同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的n倍，D错误。

20.关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）
A．由于它相对地球静止，所以它处于平衡状态
B．它的加速度一定小于9.8m/
C．它的速度小于7.9km/s
D．它的周期为一天，且轨道平面与赤道平面重合
【答案】BCD
【解析】地球同步卫星绕地球做圆周运动具有加速度，所以A是错误的；由得因为r>R所以<9.8m/s2，B正确；由，得因为r>R所以
v<7.9km/s,所以C正确；因为是同步卫星周期与地球自转周期相同即为一天，且轨道一定在赤道的正上方，所以D正确。

21.地球同步卫星到地心的距离r可由r3＝求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则：()
A．a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度
B．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度
C．a是赤道周长，b是地球自转周期，c是同步卫星的加速度
D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度
【答案】AD
【解析】略
22.关于地球同步卫星，下列说法中正确的是
A．同步卫星相对地面静止，所以卫星加速度为零，处于平衡状态
B．同步卫星可以停留在北京的上空
C．同步卫星的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D．所有的同步卫星轨道半径、速率都相同
【答案】D
【解析】同步卫星相对地面静止，所以卫星加速度为，，T=24h，A错；同步卫星
轨道一定在赤道的正上方，所以不可能停留在北京的上空，B错；由得到，
同步卫星的速度要小于第一宇宙速度和第二宇宙速度，C错；所有的同步卫星的周期、轨道半径、速率、向心加速度都相同，D对。

23.关于同步卫星(它相对于地面静止不动)，下列说法中正确的是( )
A．它一定在赤道上空
B．同步卫星的高度和速率是确定的值
C．它运行的线速度一定大于第一宇宙速度
D．它运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
【答案】AB
【解析】同步卫星在地球正上方，与地球自转同步，高度和速率是确定的值，公转周期为24h；
卫星受到地球的万有引力提供向心力；
第一宇宙速度是在地面附近发射人造卫星的最小速度，也是近地圆轨道上的环绕速度，还是所有
圆轨道上的最大环绕速度，故同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度；
第二宇宙速度为在地面附近发射航天器，能挣脱地球引力束缚的最小发射速度，大小为11.2km/s．故选：AB
24.近年来，我国各大城市汽车拥堵现象越来越严重，若采用北斗卫星导航系统，则可智能选取
行车路线，从而减轻汽车拥堵现象。

中国北斗导航卫星是地球同步卫星，关于北斗导航卫星的说
法中正确的是（）
A．它可能结果合肥上空B．它一定位于赤道上空
C．它的运行周期是一个月D．它的线速度大于7.9km/s
【答案】B
【解析】同步卫星必须为赤道轨道，所以一定位于赤道上空，A错B对。

同步卫星与地球自转周
期相同，为24小时，C错。

第一宇宙速度为最大的环绕速度，即近地卫星的速度，同步卫星线
速度小于7.9km/s，D错。

25.同步卫星离地心距离为r，运行速度为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的加
速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则以下正确的是
A．B．C．D．
【答案】AD
【解析】本题考查第一宇宙速度
A、因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同，
由可得，,故A正确，B错误．
C、对于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星，由万有引力提供做匀速圆周运动所需
向心力得到： M为地球质量，r为轨道半径．，故C错误，D正确．故选AD．
26.关于地球的同步卫星，下列说法正确的是( )
A．它处于平衡状态，且具有一定的高度
B．它的加速度小于9.8m/s2
C．它的周期是24小时，且轨道平面与赤道平面重合
D．它绕行的速度小于7.9km/s
【答案】BCD
【解析】本题考查人造卫星。

地球同步卫星万有引力提供向心力，处于失重状态，A错误；地表附近重力加速度等于9.8m/s2，离地面越高加速度越小，B正确；地球同步卫星运行周期等于地球自转周期，始终在赤道正上方，轨道轨道平面与赤道平面重合，C正确；第一宇宙速度7.9km/s 是在地球表面处的近地人造卫星的环绕速度，是最大环绕速度，地球同步卫星的速度小于第一宇宙速度，D正确。

27.关于同步卫星，下列说法正确的是：
A．同步卫星速率介于第一宇宙速率和第二宇宙速率之间
B．所有地球同步卫星速率均相同一定小于第一宇宙速率
C．同步卫星速率不一定小于第一宇宙速率D．同步卫星可停留在北京上空
【答案】B
【解析】略
28.用m表示地球同步卫星的质量，h表示它离地面的高度，R表示地球半径，g表示地球表面处的重力加速度，ω表示地球自转的角速度。

则同步卫星所受地球对它的万有引力的大小等于：( )
A．mg B．mω2h
C．mω2(R＋h)D．m g R2/(R＋h)2
【答案】CD
【解析】略
29.已知地球的半径为R，质量为M，自转角速度为ω，引力常量G,在赤道上空一颗相对地球静止的同步卫星离开地面的高度是（用以上四个量表示）．
【答案】
【解析】根据万有引力提供向心力可得，，计算可得，地球静止的同步卫星离开地面的高度是h=r-R=
故答案为：
30.我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的质量为1.2t，在某一确定的轨道上运行，下列说法中正确的是( ）
A．它可以定位在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电视转播
B．它的轨道平面一定与赤道平面重合
C．若要发射一颗质量为2.4t的地球同步通讯卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星的轨道半径大
D．若要发射一颗质量为2.4t的地球同步通讯卫星，则该卫星的线速度将比“亚洲一号”卫星的线
速度小
【答案】B 【解析】略。