高考物理 3年高考2年模拟1年原创 专题5.7 同步卫星(含解析)

专题5.7 同步卫星

【考纲解读与考频分析】

同步卫星是指围绕地球运动周期等于地球自转周期的卫星。高考对同步卫星的考查频率较高。 【高频考点定位】：

考点一：同步卫星 【3年真题链接】

1．（2019海南物理·4）.2019年5月，我国第45颗北斗卫星发射成功。已知该卫星轨道距地面的高度约为36000km ，是“天宫二号”空间实验室轨道高度的90倍左右，则（ ） A. 该卫星的速率比“天宫二号”的大 B. 该卫星的周期比“天宫二号”的大 C. 该卫星的角速度比“天宫二号”的大 D. 该卫星的向心加速度比“天宫二号”的大 【参考答案】B

【名师解析】由G 2Mm r =m 2v r ，解得GM

r ，由此可知第45颗北斗卫星的速率比“天宫二号”的小，选

项A 错误；由G 2Mm r =mr （2T ）2，解得3

r GM

，由此可知第45颗北斗卫星的周期比“天宫二号”

的大，选项B 正确；由G

2Mm r =mω2

r ，解得3GM r ，由此可知第45颗北斗卫星的角速度比“天宫二号”的小，选项C 错误；由G 2Mm r =ma ，解得a=2GM

r

，由此可知第45颗北斗卫星的加速度比“天宫二号”的小，选项D 错误。

2.（2019年4月浙江选考）某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星（即卫星相对于地面静止）。则此卫星的

A. 线速度大于第一宇宙速度

B. 周期小于同步卫星的周期

C. 角速度大于月球绕地球运行的角速度

D. 向心加速度大于地面的重力加速度 【参考答案】C

【名师解析】第一宇宙速度是所有绕地球运行的卫星的最大速度，则此卫星的线速度小于第一宇宙速度，选项A错误；卫星属于地球静止轨道卫星，即为地球的同步卫星，选项B错误；根据可知，因此卫星做圆周运动的半径远小于月球绕地球做圆周运动的半径，可知角速度大于月球绕地球运行的角速度，选项C正确；根据可知，向心加速度小于地面的重力加速度，选项D错误；故选C.

3．（2019高考北京理综卷18）2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。该卫星（）

A．入轨后可以位于北京正上方 B．入轨后的速度大于第一宇宙速度

C．发射速度大于第二宇宙速度 D．若发射到近地圆轨道所需能量较少

【参考答案】D

【名师解析】由同步卫星的特点和卫星发射到越高的轨道所需的能量越大解答。

由于卫星为同步卫星，所以入轨后一定只能与赤道在同一平面内，故A错误；由于第一宇宙速度为卫星绕地球运行的最大速度，所以卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；由于第二宇宙速度为卫星脱离地球引力的最小发射速度，所以卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度，故C错误；将卫星发射到越高的轨道克服引力所作的功越大，所以发射到近地圆轨道所需能量较小，故D正确。

4.（2016高考全国理综乙）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（）

A.1h

B.4h

C.8h

D.16h

【参考答案】.B

【名师解析】设地球半径为R，画出仅用三颗同步卫星使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信的同步卫星最小轨道半径示意图，如图所示。由图中几何关系可得，同步卫星的轨道半径r=2R。设地球自转周期的

最小值为T，则由开普勒定律可得，()

()

3

3

6.6

2

R

R

=

2

2

24

T

，解得:T=4h,选项B正确。

【2年模拟再现】

1.(2019·银川市高三联考)我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m 倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，图中P 点是地球赤道上一点，由此可知( )

A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n 3m 3

B.同步卫星与P 点的速度之比为1

n

C.量子卫星与同步卫星的速度之比为n

m

D.量子卫星与P 点的速度之比为

n 3m

【名师解析】 由开普勒第三定律R 3同R 3量＝T 2同T 2量可知，T 2同

T 2量＝n 3m 3，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为

n 3m 3，选项A 错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由v ＝ωr ＝

2π

T r 可得同步卫星与P 点的速度之比为v 同∶v P ＝n ∶1，选项B 错误；由G Mm r 2＝m v 2

r 解得v ＝

GM r ，量子卫星与同步卫星的速度之比为v 量

v 同

＝R 同

R 量

＝n m ，选项C 错误；量子卫星与P 点的速度之比为v 量v P ＝v 量v 同·v 同v P

＝n 3

m

，选项D 正确。 【参考答案】D

2.（2019浙江十校联盟模拟）地球同步卫星A 和另一卫星B 处在同一轨道平面内，其轨道半径之比为4：1，两卫星绕地球的公转方向相同，则下列关于A 、B 两颗卫星的说法正确的是（ ） A ．A 、B 两颗卫星所受地球引力之比为1：16

B ．B 卫星的角速度小于地面上跟随地球自转的物体的角速度

C ．用弹簧秤称量同一物体，弹簧秤示数在B 卫星中时更大

D ．B 卫星的公转周期为3h