同步卫星专题训练(一)答案

同步卫星专题训练（一）答案1. 由于通信和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（）A.速率可能不同B.轨道半径可能不同C.轨道平面可能不同D.质量可能不同【解答】解：A．通过万有引力提供向心力得：GMmr2=m v2r，因为r一定，所以v也一定，故A错误；B．因为同步卫星要与地球自转同步，所以角速度(ω)相等，由GMmr2=mω2r得，r不变，故B错误；C．所有同步卫星都在赤道上方的同一轨道上，故C错误；D．不同的国家发射的同步卫星质量是不同的，故D正确．故选：D．2. 已知地球的一颗同步通信卫星相对于地球赤道的张角为2α，如图所示，假设地球的自转周期变大，则地球同步通信卫星相对于地球赤道的张角2β，则地球的自转周期变化前后地球同步通信卫星的运行周期之比为（）A.√cos3βcos3αB.√sin3βsin3αC.√cos32αcos32βD.√sin32αsin32β【解答】解：设地球半径为R，地球同步卫星轨道半径为r，则有rcosα=R，则r=Rcosα．对地球同步卫星，由万有引力提供向心力，有G Mmr2=mr(2πT)2．假设地球的自转周期变大，则有同步卫星轨道半径r′=R cosβ．对同步卫星，由万有引力提供向心力有，G Mmr2=mr′(2πT′)2．联立可得TT=√cos3βcos3α，选项A正确，BCD错误．故选：A3. 科学界经过论证认定：从太空无法用肉眼看到长城，但遥感卫星可以“看”到长城，已知某遥感卫星在离地面高度约为300km的圆轨道上运行，地球半径约为6400km，地球同步卫星离地面高度约为地球半径的5.6倍，则以下说法正确的是（）A.遥感卫星的发射速度不超过第一字宙速度B.遥感卫星运行速度约为8.1km/sC.地球同步卫星运行速度约为3.1km/sD.遥感卫星只需加速，即可追上同轨道上运行的其他卫星【解答】解：第一宇宙速度等于7.9km/s，是地球卫星最大的环绕速度和最小的发射速度，故AB选项错误；地球同步卫星运行的周期T与地球自转的周期相同，v=2π(R+5.6R)T=3.1km/s，故C选项正确；若遥感卫星想追上同轨道运行的其他卫星，需先减速进入高速运动的低轨道，然后加速冲出低轨道，回到原来的轨道才能追上同轨道上运行的其他卫星，故D选项错误．故选C．4. 关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的是（）A.它以第一宇宙速度运行B.它运行的角速度与地球自转的角速度相同C.若其质量加倍，则其轨道半径也要加倍D.它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播【解答】A．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A错误；B．同步卫星是指与地球相对静止的卫星。

这种卫星绕地球转动的角速度与地球自转的角度速度相同，故B正确；C．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，与质量无关，故C错误；D．它们只能在赤道的正上方，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。

所以不可能定点在北京正上方，故D错误。

5. 我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有同步卫星，关于同步卫星下列说法中正确的是（）A.同步卫星处于平衡状态B.同步卫星的线速度是不变的C.同步卫星的高度是一定的D.线速度应大于第一宇宙速度【解答】A、同步卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，所以同步卫星处于失重状态。

故A错误；B、因为同步卫星要和地球自转同步，所以运行轨道就在赤道所在平面内，根据F=GMmr2=m v2r=mω2r，因为ω一定，所以r必须固定，所以一定位于空间同一轨道上，高度相同，同时线速度的大小相同；但不同的位置，线速度的方向不同。

故B错误，C正确；D、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。

而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，所以它们运行的线速度一定小于7.9km/s，故D错误。

6. 关于近地卫星和同步卫星，下列说法中正确的是（）A.近地卫星一定在赤道上空B.同步卫星不一定在赤道上空C.同步卫星运行的速度小于近地卫星运行的速度D.近地卫星与同步卫星运行的周期相等【解答】A、近地卫星绕地球飞行时，不一定在赤道的上空。

故A错误。

B、同步卫星相对于地球静止，与地球自转的周期相同，一定在赤道的上空飞行。

故B错误。

C、根据G Mmr2=m v2r=mr4π2T2得，v=√GMr，T=√4π2r3GM，同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，则同步卫星的周期大于近地卫星的周期，同步卫星的线速度小于近地卫星的线速度。

故C 正确，D错误。

7. 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.同步卫星的角速度大B.同步卫星的轨道半径大C.同步卫星的线速度大D.同步卫星的向心加速度大【解答】解：A．由题，北斗导航系统的同步卫星周期大于GPS导航卫星的周期，由公式ω=2πT，知道，北斗导航系统的同步卫星的角速度小，故A错误．B．由根据开普勒定律得到，北斗导航系统的同步卫星的轨道半径大，故B正确．C．由公式v=√GMr分析知道，G是常量，M是地球的质量不变，则GPS导航卫星的线速度大，故C错误．D．由公式a=GMr2分析得知，GPS导航卫星的向心加速度大，故D 错误．故选：B．8. 我国自1984年4月8日发射第一颗地球同步卫星以来，已经陆续发射了多颗这类通信卫星．已知第一宇宙速度为7.9km/s．则关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）A.同步卫星的线速度大于7.9km/sB.同步卫星的轨道半径近似等于地球半径C.同步卫星一定位于赤道平面内D.同步卫星可以定点在北京的正上方，所以我国可以利用它进行电视转播【解答】A、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。

而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，所以它们运行的线速度一定小于7.9km/s，故A错误；B、同步卫星的运行周期与地球的自转周期相同，根据万有引力提供向心力可得：GMmr2=m⋅4π2rT2，以及GMmR2=mg，可以求出同步卫星的轨道半径约为地球的半径的6.6倍。

故B错误；CD、因为同步卫星要和地球自转同步，所以运行轨道就在赤道所在平面内，不可能定点在北京的正上方；根据GMmr2=m⋅4π2rT2，因为周期T定，所以r必须固定，所以一定位于赤道平面内的同一个轨道上，故C正确，D错误；9. 目前我国已经成功发射“北斗”导航卫星十六颗，计划到2020年，将建成由35颗卫星组网而成的全球卫星导航系统，关于卫星网中的地球同步卫星，以下说法中正确的是（）A.运行速度等于第一宇宙速度B.加速度等于赤道上静止物体随地球自转的加速度C.所有同步卫星在同一轨道平面上D.在同步轨道上的宇宙飞船里的航天员可以用天平测出物体的质量【解答】A、由于第一宇宙速度为7.9km/s，它是所有地球卫星运行的最大速率，且只有贴近地球表面做匀速圆周运动的卫星速率为7.9km/s，因此所有地球同步卫星的运行速率都小于此值，故AB错误；B、根据a＝rω2，可知，所有地球同步卫星的向心加速度大于静止赤道上物体的向心加速大小，故B错误；C、所有地球同步卫星都必须满足“四定”，即一定的周期或角速度，一定的轨道平面（赤道平面），一定的高度（轨道半径一定），一定的运行速率，故C正确；D、地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，里面的物体处于完全失重状态，无法通过天平测出物体的质量，故D错误；10. 同步卫星是相对于地面不动的人造地球卫星，下列关于地球同步卫星的说法中正确的是（）A.它可以在地面上任意点的正上方，且离地心的距离可根据需要进行选择B.它可以在地面上任意点的正上方，但离地心的距离是一定的C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可根据需要进行选择D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的【解答】AB、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，故AB错误。

CD、因为同步卫星要和地球自转同步，即ω相同，根据F=GMmr2=mω2r，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，C错误；11. 2016年10月19日凌晨，我国神舟十一号飞船与天宫二号自动交会对接成功，对接时轨道高度是3.93×102km，地球同步卫星的轨道高度是3.59×104km，则（）A.天宫二号的周期大于地球自转周期B.对接后的它们的线速度介于近地卫星与同步卫星之间C.为了完成对接，神舟飞船要在较高的轨道上减速飞行D.漂浮在天宫二号内的水滴不受地球的吸引【解答】A、由地球的万有引力提供向心力，则有：G Mmr2=m4π2T2r，则得T＝2π√r3GM，而对接时轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度，因此天宫二号的周期小于地球自转周期，故A错误；B、由地球的万有引力提供向心力，则有：G Mmr2=m v2r则得v=√GMr，由于对接时轨道高度小于地球同步卫星的轨道高度，因此对接后的它们的线速度介于近地卫星与同步卫星之间，故B正确；C、两者实现对接，神舟十一号需点火加速，使得万有引力不够提供向心力，做离心运动而实现对接。

故神舟十一号飞船从低轨道上升到天宫二号所在轨道实现对接，故C错误；D、“天宫二号”内物体处于失重状态，仍然受到地球的吸引，故D 错误；12. 关于地球的同步卫星，下列说法错误的是（）A.同步卫星一定在赤道正上方B.所有同步卫星距离地球的高度相同C.低于同步卫星高度的卫星线速度一定大于同步卫星的线速度D.同步卫星可以绕两极运动【解答】同步卫星特点：1、同步卫星的转动周期和地球的自转周期相同。

2、同步卫星的运行轨道在地球的赤道平面内。

3、同步卫星距地面的高度是固定的。

则可知：ABC正确，D错误因选错误的，13. 2018年1月12日，我国以“一箭双星”方式成功发射第26、第27颗北斗导航卫星，拉开2018年将发射16颗北斗卫星的序幕。

北斗导航卫星的轨道有三种：地球静止轨道（高度35809km）、倾斜地球同步轨道（高度35809km）、中圆地球轨道（高度21607km），如图所示。

下列说法正确的是（）A.中圆地球轨道卫星的周期一定比静止轨道卫星的周期长B.中圆地球轨道卫星受到的万有引力一定比静止轨道卫星受到的万有引力大C.倾斜同步轨道卫星始终位于地球表面某点的正上方D.倾斜同步轨道卫星每天在固定的时间经过同一地区的正上方【解答】A、地球静止轨道卫星的周期等于地球的自转周期为24ℎ，根据：R3T2=C，可知中圆地球轨道卫星的周期一定比静止轨道卫星的周期小。