专题14 同步卫星高考物理试题分项精析版 含解析

一、单项选择题

1．【·北京卷】由于通讯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．质量可以不同 B．轨道半径可以不同

C．轨道平面可以不同 D．速率可以不同

【答案】A

【解析】地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内，离地球高度相同的同一轨道上，角速度、线速度、周期一定，与卫星的质量无关。A正确，B、C、D错误。

【考点定位】同步卫星

2．【·北京卷】关于环绕地球卫星的运动，下列说法正确的是（）

A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期

B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率

C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同

D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合

【答案】B

【考点定位】万有引力定律

3．【·四川卷】国务院批复，自起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为（）

A ．a 2＞a 1＞a 3

B ．a 3＞a 2＞a 1

C ．a 3＞a 1＞a 2

D ．a 1＞a 2＞a 3 【答案】D

【名师点睛】此题主要考查同步卫星的特点及万有引力定律的应用；要知道同步卫星与地球具有相同的角速度和周期；这里放到赤道上的物体和卫星两者受力情况是不同的，要区别对待，不能混淆.

4．【·全国新课标Ⅰ卷】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

【答案】B

【解析】设地球的半径为R ，周期T =24h ，地球自转周期的最小值时，三颗同步卫星的位置如图所示，

所以此时同步卫星的半径r 1=2R ，由开普勒第三定律得：3

2r k T

=，可得14h T =≈，故A 、C 、D 错误，B 正确。

【考点定位】万有引力定律、开普勒第三定律、同步卫星

【名师点睛】本题主要考查万有引力定律、开普勒第三定律、同步卫星。重点是掌握同步卫星的特点，知道同步卫星的周期等于地球的自转周期。本题关键是要知道地球自转周期最小时，三个同步卫星的位置。

5．【·全国新课标卷】卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105

km ）

（ ）

A ．0.1s

B ．0.25s

C ．0.5s

D ．1s 【答案】B

【解析】根据万有引力提供向心力222()Mm G m r r r T π⇒=＝已知月球和同步卫星的周期比为27：1，则月球和同步卫星的轨道半径比为9：1．同步卫星的轨道半径541

3.810

4.2109

r km '⨯⨯⨯＝＝．所

以接收到信号的最短时间2()

0.25r R t s v

'-=

≈ 【考点定位】万有引力定律

6．【·四川卷】今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107

m ，它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2×107

m ）相比

（ ）

A ．向心力较小

B ．动能较大

C ．发射速度都是第一宇宙速度

D ．角速度较小 【答案】B

【考点定位】本题考查万有引力定律的实际应用及其相关知识

7．【·天津卷】研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比

（ ）

A ．距地面的高度变大

B ．向心加速度变大

C ．线速度变大

D ．角速度变大 【答案】A

【解析】同步卫星的周期等于地球的自转周期，根据万有引力定律和牛顿第二定律

r T

m r m r v m r Mm G 222224πω===可知，卫星的周期越大，轨道半径越大，所以地球自转变慢后，同步卫

星需要在更高的轨道上运行，选项A 正确；而此时万有引力减小，所以向心加速度减小、线速度减小，角速度减小，故选项B 、C 、D 错误。

【考点定位】万有引力定律及应用

8．【·海南卷】“北斗”卫星屏声息气定位系统由地球静止轨道卫星（同步卫星）、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成。地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，下列说法中正确的是

（ ）

A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍

B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍

C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的1/7

D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的1/7 【答案】 A

【解析】由万有引力提供向心力可知22222()Mm v G m

m r mr ma r r T

π

ω====，整理可得运动周期