专题14 同步卫星—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

专题14 同步卫星—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

一、单项选择题 ‎1．【2011·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．【2012·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．【2016·四川卷】国务院批复，自2016年起将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．a2＞a1＞a3 B．a3＞a2＞a1 C．a3＞a1＞a2 D．a1＞a2＞a3‎ ‎【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．【2016·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r1=2R，由开普勒第三定律得：，可得，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．【2011·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3.8×105km） （ ）‎ 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，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．所以接收到信号的最短时间 ‎【考点定位】万有引力定律 ‎6．【2012·四川卷】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2.8×107m，它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2×107m）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．【2014·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．【2013·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，整理可得运动周期，线速度，角速度。向心加速度，设地球的半径为R，由题意可知，静止轨道卫星的运行半径为（R为地球半径）中轨卫星的运行半径，因此，A正确。‎ ‎【考点定位】考查万有引力定律和卫星问题 二、多项选择题 ‎9．【2011·广东卷】已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G。有关同步卫星，下列表述正确的是 （ ）‎ A．卫星距离地面的高度为 B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C．卫星运行时受到的向心力大小为 D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 ‎【答案】BD ‎【考点定位】万有引力定律 ‎10．【2011·山东卷】甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是 （ ）‎ A．甲的周期大于乙的周期 ‎ B．乙的速度大于第一宇宙速度 C．甲的加速度小于乙的加速度 ‎ D．甲在运行时能经过北极的正上方 ‎【答案】AC ‎【解析】由于卫星运行高度越大，周期越大，速度越小，所以甲的周期大于乙的周期，乙的速度小于第一宇宙速度，A正确B错误；卫星越高，加速度越小，甲的加速度小于乙的加速度，C正确；同步卫星只能运行在赤道上方特定轨道上，甲的运行时不能经过北极的正上方，D错误 ‎【考点定位】万有引力定律 ‎11．【2013·浙江卷】如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R。下列说法正确的是 （ ）‎ A．地球对一颗卫星的引力大小为 B．一颗卫星对地球的引力大小为 C．两颗卫星之间的引力大小为 D．三颗卫星对地球引力的合力大小为 ‎【答案】BC ‎【解析】 根据万有引力定律可知：地球对一个卫星的引力大小为，A选项错误；‎L r 第18题简图 ‎【考点定位】万有引力定律。‎ 三、非选择题 ‎12．【2012·海南卷】地球同步卫星到地心的距离r可用地球质量M、地球自转周期T与引力常量G表示为r= 。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设地球同步卫星质量为m，由万有引力定律和牛顿第二定律，‎ G，解得。‎ ‎【考点定位】本题考查万有引力定律、卫星的运动及其相关知识 ‎13．【2011·海南卷】2011年4月10日，我国成功发射第8颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统将包含多颗地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为和，向心加速度分别为和，则：=___________，：=_____________（可用根式表示）‎ ‎【答案】；‎ ‎【考点定位】万有引力定律的应用 ‎