人教版高一物理必修二期末复习：天体运动—同步卫星

1 同步卫星 1.（北京市八一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）15. 2019 年 11 月 5 日，我国成功发射了“北 斗三号卫星导航系统”的第 3 颗倾斜地球同步轨道卫星。“北斗三号卫星导航系统”由静止地球同步轨道卫星、 倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。“同步轨道”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行 轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。根据轨道倾角的不同，可将“同步轨道”分为静止轨道（倾角为零）、 倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。根据以上信息，下列说法中正确的是 A. 倾斜地球同步轨道卫星的高度大于静止地球同步轨道卫星的高度 B. 倾斜地球同步轨道卫星的线速度小于静止地球同步轨道卫星的线速度 C. 可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在北京上空 D. 可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过北京上空 2.（北京市北师大二附中 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）18.“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. 同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n 倍 B. 同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转线速度的 1 n 倍 C. 同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n 倍 D. 同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 2 1 n 倍 3.（北京市第五十中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）11.对于地球同步卫星的认识，正确的是（ ） A. 它们只能在赤道的正上方，但不同卫星的轨道半径可以不同 B. 它们运行的角速度与地球自转角速度相同，相对地球静止 2 C. 不同卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们以第一宇宙速度运行 D. 它们可在我国北京上空运行，故用于我国的电视广播 4.（河北省沧州市献县宏志中学 2019-2020 学年高一期中物理试题）8. 关于我国的“北斗”卫星导航系统下列 说法中正确的是( ) A. 该系统中仅含有一颗同步卫星 B. 该系统中同步卫星线速度等于第一宇宙速度 C. 该系统中同步卫星的高度差是不变的 D. 该系统中同步卫星的线速度是一定的 5.（河北省邯郸永年县第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.同步卫星离地心的距离为 r， 运行速度为 1v ，加速度 1a ，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度 2a 第一宇宙速度为 2v ，地球的半径 为 R，则 ( ) A. 1 2 a r a R  B. 1 2 a R a r  C. 1 2 v v R r  D. 2 1 2 2 v v R r  6.（河北省元氏县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）13.图中的甲是地球赤道上的一个物 体，乙是“神舟十号”宇宙飞船（周期约 90min），丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示， 它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是（ ） A. 它们运动的线速度大小关系是 v 乙＜v 丙＜v 甲 B. 它们运动的向心加速度大小关系是 a 乙＞a 丙＞a 甲 C. 已知甲运动的周期 T 甲=24h，可计算出地球的密度 2 3= GT  甲 D. 已知乙运动的周期 T 乙及轨道半径 r 乙，可计算出地球质量 2 3 2 4= rM GT  乙 乙 3 7.（河北省张家口市尚义县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）9.靠近地面运行的近地卫星 的加速度大小为 a1，地球同步轨道上的卫星的加速度大小为 a2，赤道上随地球一同运转（相对地面静止） 的物体的加速度大小为 a3，则（ ） A. a1=a3＞a2 B. a1＞a2＞a3 C. a1＞a3＞a2 D. a3＞a2＞a1 8.（河北省张家口市尚义县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）10.有 a、b、c、d 四颗地球 卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b 处于地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同 步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（ ） A. a 的向心加速度等于重力加速度 g B. 线速度关系 va＞vb＞vc＞vd C. d 的运动周期有可能是 20 小时 D. c 在 4 个小时内转过的圆心角是 3  9.（吉林省东 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）15.地球同步卫星的轨道半径约为地球 半径的 7 倍，地球半径 R=6400km，地球大气层的厚度约为地球半径的一半。研究表明，并不是所有行星都 能有同步卫星的。如果行星自转太快，有可能根本不可能有同步卫星。而且卫星不能在大气层内飞行。根 据上述条件，假设在地球质量和半径都不变的前提下，下列哪些情况中地球不可能有同步卫星（重力加速 度取 g=10m/s2）（ ） A. 大气层厚度不变，地球自转周期减小到 1 小时 B. 大气层厚度不变，地球自转周期减小到 3 小时 C. 大气层厚度增加到 6.6 倍地球半径，地球自转周期不变 D. 大气层厚度增加到 1.5 倍地球半径，地球自转周期减小到 3 小时 10.（ 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）7.2019 年 3 月 10 日我国在西昌卫星发射中 4 心用长征三号乙运载火箭成功将“中星 6C”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，它是一颗用于广播和通信的 地球静止小轨道通信卫星，假设该卫星在距地面高度为 h 的同步轨道做圆周运动．已知地球的半径为 R， 地球表面的重力加速度为 g，万有引力常量为 G．下列说法正确的是 A. 同步卫星运动的周期为 2 R g  B. 同步卫星运行的线速度为 ( )g R h C. 同步轨道处的重力加速度为 2( )R gR h+ D. 地球的平均密度为 2 3 4 g GR 11.（辽宁省大连市长兴岛高中 2019-2020 高一（下）期中物理试题）8.卫星的种类可以分为近地卫星，同步 卫星，极地卫星等，关于这些卫星以下说法正确的是（ ） A. 近地卫星的周期最大 B. 同步卫星的线速度大于赤道上物体的线速度 C. 近地卫星的加速度等于赤道上物体的加速度 D. 极地卫星轨道圆心不在地球的球心上 12.（山西省 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）10.关于同步卫星，下列说法中正确的有（ ） A. 同步卫星的运行方向与地球自转方向一致 B. 同步卫星的向心加速度等于地表的重力加速度 C. 同步卫星可以处于北京的正上空 D. 同步卫星的高度和速率都是可以调整的 13.（山西省忻州市静乐县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）11.下列关于地球同步卫星的 说法正确的是（ ） A. 它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小 5 B. 它的周期、高度、速率都是一定的 C. 我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星也必须定点在赤道上空 14.（黑龙江省 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）2.空间站是科学家进行天文探测和 科学试验的特殊而又重要的场所，我国将于 2020 年前后将建成规模较大、长期有人参与的轨道空间站。假 设某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十 分之一，且运行方向与地球自转方向一致。下列说法正确的有（ ） A. 同步卫星的运行周期比空间站运行周期小 B. 同步卫星的运行速度大于空间站运行速度 C. 站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动 D. 在空间站工作的宇航员因所受合力为零而在舱中悬浮或静止 15.（黑龙江省哈尔滨市宾县第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）10.关于地球同步卫星的说 法中正确的是 A. 加速度为 9.8m/s2 B. 速度为 7.9km/s C. 周期等于地球自转周期 D. 轨道是围绕地球的任意圆 16.（黑龙江省哈尔滨市第三十二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.设月球绕地球运动的周 期为 27 天,则月球中心到地球中心的距离 R1 与地球的同步卫星到地球中心的距离 R2 之比即 R1∶R2 为( ) A. 3∶1 B. 9∶1 C. 27∶1 D. 18∶1 17.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是 （ ） 6 A. 卫星的运行速度不变 B. 卫星不受万有引力的作用 C. 卫星中的物体处于失重状态 D. 卫星中物体的质量可以用天平测量 18.（黑龙江省哈尔滨市第三十二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）18.我国计划将于 2016 年 9 月利用海南航天发射场发射“天宫二号”空间实验室．“天宫二号”运行期间，“神州十一号”载人飞船将与它实 施交会对接．在对接前，“天宫二号”和“神州十一号”将在各自轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示．则 在对接前 A. “天宫二号”的向心加速度大于“神州十一号”的向心加速度 B. “天宫二号”的运行周期大于“神州十一号”的运行周期 C. “天宫二号”的运行速率小于“神州十一号”的运行速率 D. “天宫二号”的角速度大于“神州十一号”的角速度 19.（ 2019-2020 学年高一下学期 3 月物理试题）11.如图所示，同步卫星与地心的距离为 r ， 运行速率为 1v ，向心加速度为 1a ；近地卫星的运行周期 1T ，地球赤道上的物体 P 随地球自转的向心加速度 为 2a ，地球自转周期 2T ，第一宇宙速度为 2v ，地球半径为 R，某时刻同步卫星、近地卫星、在赤道上物体 P 正上方并连成一条线，则下列说法正确的是（ ） 7 A. 1 2 a r a R  B. 1 1 2 2 v r T v R T  C. 3 1 3 2 T R T r  D. 同步卫星、近地卫星再次同时出现在 P 点正上方至少需要 1 2 1 2 TT T T 时间 20.（江苏省如皋中学 2019-2020 学年度高一下学期 3 月物理试题）4.如图所示，A 是静止在赤道上的物体， B、C、D 是与 A 在同一平面内三颗人造卫星．B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C、D 是两颗地 球同步卫星．下列说法中正确的是（ ） A. 卫星 C 加速就可以追上它同一轨道上前方的卫星 D B. A、B、C 线速度大小关系为 A B Cv v v  C. A、B、C 的向心加速度大小关系为 A B Ca a a  D. A、B、C 周期大小关系为 A C BT T T  21.（江苏省如皋中学 2019-2020 学年度高一下学期 3 月物理试题）8. 已知地球同步卫星离地面的高度约为 地球半径的 6 倍．若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的 2.5 倍，则该行星的自转周期约为 A. 6 小时 B. 12 小时 C. 24 小时 D. 36 小时 22.（ 2019-2020 学年高一 3 月月考物理试题）5.北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与 8 低轨道卫星两种组成，这两种卫星在轨道正常运行时（ ） A. 同步轨道卫星运行的周期较大 B. 同步轨道卫星运行的线速度较大 C. 同步轨道卫星运行的向心加速度较大 D. 同步轨道卫星运行时可能飞过苏州正上方 23.（河南省开封市五县联考 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）2. A 为低轨道地球卫星，B 为地球 同步卫星，已知它们的质量关系为 A Bm m ，下列判断正确的是（ ） A. 线速度大小关系一定为 A Bv v B. 加速度大小关系一定为 A Ba a C. 向心力大小关系一定为 A BF F D. 周期关系一定为 A BT T 24.（河南省郑州市巩义中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）13.关于地球同步通讯卫星，下列说 法正确的是（ ） A. 它一定在赤道上空运行 B. 各国发射的这种卫星轨道半径都一样 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 25.（湖北省宜城市第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.有 a、b、c、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动， b 处于地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同步卫星， d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有 9 A. a 的向心加速度等于重力加速度 g B. c 在 4 h 内转过的圆心角是 π / 6 C. b 在相同时间内转过的弧长最长 D. d 的运动周期有可能是 20 h 26.（ 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）15. 关于地球同步卫星，下列说法 错误的是（ ） A. 它可能在长沙的上方 B. 它运行方向必须与地球自转方向相同 C. 它的周期是 24h，且轨道平面与赤道平面重合 D. 每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的 27.（山东省济钢高级中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）8.地球的同步卫星是指相对于地面静 止不动的人造卫星（ ） A. 它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值 B. 它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是一定的 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. 它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 28.（山东省济宁市嘉祥一中 2019-2020 学年高一（下）5 月期中物理试题）5.关于地球同步卫星，下列说法 不正确的是（ ） A. 它的周期与地球自转周期相同 B. 它的周期、高度、速度大小都是一定的 10 C. 我国发射的同步通讯卫星可以通过北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空 29.（ 2019-2020 学年高一下学期期中物理试题）10. 设地球半径为 R，地球表面重力加 速度为 g，地球自转周期为 T，自转角速度为ω，地球质量为 M，地球的第一宇宙速度为 v1，同步卫星离地 球表面的高度为 h，万有引力常量为 G，则同步卫星的线速度大小 v 是（ ） A. 2 ( )R h T   B. 3gR R h C. v1 g R h D. 3 GM 30.（山东省泰安市新泰市第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）1.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 1.24t，若将它的质量增为 2.84t，其同步轨道半径变为原来的 2 倍 B. 它的运行速度为 7.9km/s 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. 它距地面的高度约为地球半径的 5 倍,卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速度的 1 36 31.（山东省烟台市 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）7.2019 年 11 月 23 日，我国在西昌卫星发射 中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”的方式成功发射了第五十、五十一颗北斗导航地球同步卫星，则 关于这两颗同步卫星的说法正确的是（ ） A. 它们的轨道可以定点在北京的正上方 B. 它们受到地球的万有引力大小相等 C. 它们的运行周期都比月球绕地球公转周期短 D. 它们运行的角速度与地球自转的角速度可以不同 32.（安徽省安庆市第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中考试物理试题）6.下列关于同步卫星的说法正 11 确的是（ ） A. 同步卫星的周期、高度、速度的大小都是相同的 B. 同步卫星的速率相同，加速度大小不同 C. 各国发射的同步卫星都在赤道平面内的不同轨道上 D. 不同的同步卫星所受的向心力都相同 33.（安徽省肥东县第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）9.下列关于地球同步卫星的说法正 确的是（ ） A. 同步卫星的周期、高度、速度的大小都是相同的 B. 同步卫星的速率相同，加速度大小不同 C. 各国发射的同步卫星都在赤道平面内的不同轨道上 D. 所有的同步卫星所受的向心力都相同 34.（江苏省江阴市二中、要塞中学等四校 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）9.中国北斗卫星导航 系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，由地球同步卫星和低轨道卫星组成,这两种卫星正常运行时( ) A. 地球同步卫星的运行周期比低轨道卫星的运行周期小 B. 地球同步卫星相对于地面是移动的，但每天经过特定地区的上空 C. 地球同步卫星和低轨道卫星都处于失重状态 D. 低轨道卫星与地球同步卫星可能具有相同的角速度 35.（江苏省 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）8.设地球的质量为 M，半径为 R，自转角速 度为ω，万有引力常量为 G，同步卫星离地心高度为 r，地表重力加速度为 g，则关于同步卫星的速度 v 的 表达式正确的是（ ） A. v=rω B. GMv R  C. v GMw D. gv R r  12 36.（江苏省沭阳县 2019-2020 学年高一（下）期中调研测试物理试题）12.北斗卫星导航系统是我国自行研 制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建立后的北斗卫星导航系统包括 5 颗同步卫星和 30 颗一 般轨道卫星。关于这些卫星，以下说法正确的是（ ） A. 所有同步卫星的线速度大小都相等 B. 所有同步卫星一定在赤道正上方 C. 导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，角速度越大 D. 导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度 37.（江苏省盐城市大丰区新丰中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.我国发射的“神州”五号载 人宇宙飞船的周期约为 90min，如果把它绕地球的运动看作是匀速圆周运动，则飞船的运动和人造地球同步 卫星（轨道平面与地球赤道平面共面，运行周期与地球自转周期相同）的运动相比，下列判断中正确的是 （ ） A. 飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径 B. 飞船运行的向心加速大于同步卫星运行的向心加速度 C. 飞船的运行速度小于同步卫星的运行速度 D. 飞船运行的角速度小于同步卫星运行的角速度 38.（江苏省徐州市 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.下列关于地球同步卫星的说法中正确的是 （ ） A. 为了避免卫星相撞，应使它们在不同的高度轨道上运行 B. 卫星入轨后的速度小于 7.9km/s C. 我国发射的地球同步卫星可以定位于北京正上方 D. 不同国家发射的卫星只能运行在赤道上空某一恒定的高度上 13 同步卫星 1.（北京市八一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）15. 2019 年 11 月 5 日，我国成功发射了“北 斗三号卫星导航系统”的第 3 颗倾斜地球同步轨道卫星。“北斗三号卫星导航系统”由静止地球同步轨道卫星、 倾斜地球同步轨道卫星、中圆地球轨道卫星组成。“同步轨道”卫星的轨道周期等于地球自转周期，卫星运行 14 轨道面与地球赤道面的夹角叫做轨道倾角。根据轨道倾角的不同，可将“同步轨道”分为静止轨道（倾角为零）、 倾斜轨道（倾角不为零）和极地轨道。根据以上信息，下列说法中正确的是 A. 倾斜地球同步轨道卫星的高度大于静止地球同步轨道卫星的高度 B. 倾斜地球同步轨道卫星的线速度小于静止地球同步轨道卫星的线速度 C. 可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，静止在北京上空 D. 可以发射一颗倾斜地球同步轨道卫星，每天同一时间经过北京上空 【答案】D 【解析】 【详解】A．倾斜地球同步轨道卫星与静止地球同步轨道卫星具有相同的周期（24h），则由 2 2 2( )MmG m rr T  可知，两种卫星的轨道半径相等，即倾斜地球同步轨道卫星的高度等于静止地球同步轨道卫星的高度，选 项 A 错误； B．两种卫星具有相同的周期和角速度，运转半径相同，则根据 v=ωr 可知，两种卫星具有相同的线速度， 选项 B 错误； CD．同步卫星相对于地球静止，必须为地球赤道面上的同步卫星，因为倾斜地球同步轨道卫星为倾斜轨道， 因此不能与地球保持相对静止，但因为周期总为 24h，则可以每天同一时间经过北京上空，选项 C 错误，D 正确； 故选 D. 2.（北京市北师大二附中 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）18.“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. 同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n 倍 B. 同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转线速度的 1 n 倍 15 C. 同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n 倍 D. 同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 2 1 n 倍 【答案】CD 【解析】 【详解】AC．卫星围绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有 2Mm vG mr r  解得 GMv r  ，同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，则同步卫星运行速度是第一宇宙速度的 1 n 倍， 故 A 错误，C 正确； B．同步卫星与地球具有相同的周期和角速度，根据 v=ωr 可知同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转线速度的 n 倍，故 B 错误； D．根据万有引力提供向心力，则有 2 Mmma G r  解得 2 GMa r  ，同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，可知同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速 度的 2 1 n 倍，故 D 正确。 故选 CD。 3.（北京市第五十中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）11.对于地球同步卫星的认识，正确的是（ ） 16 A. 它们只能在赤道的正上方，但不同卫星的轨道半径可以不同 B. 它们运行的角速度与地球自转角速度相同，相对地球静止 C. 不同卫星的轨道半径都相同，且一定在赤道的正上方，它们以第一宇宙速度运行 D. 它们可在我国北京上空运行，故用于我国的电视广播 【答案】B 【解析】 【详解】BD．地球同步卫星与地面相等静止，所以一定在赤道的正上方，公转的周期等于地球自转的周期， 故 B 正确，D 错误； AC．同步卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，由向心力公式得 2 2 2 2 2( )Mm mvG m r m rr r T    解得 2 34 rT GM  GMv r  因为同步恒星的周期相同，所以它们的轨道半径相同；因为它们的轨道半径比地球半径大，所以它们的运 动速度比第一宇宙速度小，故 AC 错误； 故选 B。 4.（河北省沧州市献县宏志中学 2019-2020 学年高一期中物理试题）8. 关于我国的“北斗”卫星导航系统下列 说法中正确的是( ) A. 该系统中仅含有一颗同步卫星 B. 该系统中同步卫星线速度等于第一宇宙速度 C. 该系统中同步卫星的高度差是不变的 D. 该系统中同步卫星的线速度是一定的 17 【答案】C 【解析】 【详解】A.北斗卫星导航系统含有 5 颗同步卫星，A 错误； B.第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是圆周运动最大的环绕速度。而同步卫星的轨道半径要大于近 地卫星的轨道半径，所以同步卫星运行的线速度一定小于 7.9km/s, 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的平面内，根据 2 2 2 GMm vF m m rr r    因为 一定，所以 r 必须固定，所以不同的同步卫星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；但在不同的位置，线速度的方向不同，C 正确, D 错误。 故选 C。 5.（河北省邯郸永年县第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.同步卫星离地心的距离为 r， 运行速度为 1v ，加速度 1a ，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度 2a 第一宇宙速度为 2v ，地球的半径 为 R，则 ( ) A. 1 2 a r a R  B. 1 2 a R a r  C. 1 2 v v R r  D. 2 1 2 2 v v R r  【答案】AC 【解析】 【详解】AB．因为同步卫星的周期等于地球自转的周期，所以角速度相等，根据 2a r 得， 1 2 .a r a R  故 A 正确，B 错误； CD．根据万有引力提供向心力 2 2 Mm vG mr r  ，解得 GMv r  ，则 1 2 v v R r  故 C 正确 D 错误． 18 6.（河北省元氏县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）13.图中的甲是地球赤道上的一个物 体，乙是“神舟十号”宇宙飞船（周期约 90min），丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示， 它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是（ ） A. 它们运动的线速度大小关系是 v 乙＜v 丙＜v 甲 B. 它们运动的向心加速度大小关系是 a 乙＞a 丙＞a 甲 C. 已知甲运动的周期 T 甲=24h，可计算出地球的密度 2 3= GT  甲 D. 已知乙运动的周期 T 乙及轨道半径 r 乙，可计算出地球质量 2 3 2 4= rM GT  乙 乙 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据万有引力提供向心力 2 2 2 2 4=Mm vG ma m m rr r T  向 则有 3 2 rT GM  ， GMv r  ， 2 GMa r  据题知，同步卫星丙的周期为 24h，大于乙的周期，则丙的轨道半径大于乙的轨道半径。根据线速度、加速 度与轨道半径的关系，知 a 乙＞a 丙，v 乙＞v 丙 19 又因为甲与丙的角速度相等，根据 v=rω知 v 丙＞v 甲 根据 a=rω2 知 a 丙＞a 甲 所以有 a 乙＞a 丙＞a 甲，v 乙＞v 丙＞v 甲 故 A 错误，B 正确； C．因为甲不是卫星，它的周期与贴近星球表面做匀速圆周运动的周期不同，根据甲的周期无法求出地球的 密度，故 C 错误； D．对于乙，根据 2 22( )MmG mr Tr  乙 乙乙 可得 3 2 4 rM GT  乙 乙 故 D 正确； 故选 BD。 【点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、角速度、加速度、周期与轨道 半径的关系．以及知道同步卫星的特点。 7.（河北省张家口市尚义县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）9.靠近地面运行的近地卫星 的加速度大小为 a1，地球同步轨道上的卫星的加速度大小为 a2，赤道上随地球一同运转（相对地面静止） 的物体的加速度大小为 a3，则（ ） A. a1=a3＞a2 B. a1＞a2＞a3 C. a1＞a3＞a2 D. a3＞a2＞a1 20 【答案】B 【解析】 【分析】 题中涉及三个物体：地球赤道上有一随地球的自转而做圆周运动物体 3、绕地球表面附近做圆周运动的近地 卫星 1、地球同步卫星 2；物体 3 与卫星 1 转动半径相同，物体 3 与同步卫星 2 转动周期相同，从而即可求 解． 【详解】地球上的物体 3 自转和同步卫星 2 的周期相等为 24h，则角速度相等，即ω2=ω3，而加速度由 a=rω2， 得 a2＞a3；同步卫星 2 和近地卫星 1 都靠万有引力提供向心力而公转，根据 2 GMm mar  ，得 2 GMa r  ，知 轨道半径越大，角速度越小，向心加速度越小，则 a1＞a2，综上 B 正确；故选 B． 【点睛】本题关键要将赤道上自转物体 3、地球同步卫星 2、近地卫星 1 分为三组进行分析比较，最后再综 合；一定不能将三个物体当同一种模型分析，否则会使问题复杂化． 8.（河北省张家口市尚义县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）10.有 a、b、c、d 四颗地球 卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b 处于地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同 步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（ ） A. a 的向心加速度等于重力加速度 g B. 线速度关系 va＞vb＞vc＞vd C. d 的运动周期有可能是 20 小时 D. c 在 4 个小时内转过的圆心角是 3  【答案】D 【解析】 21 同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知 a 与 c 的角速度相同，根据 a=ω2r 知，c 的向 心加速度大 2 MmG mgr  ，解得： 2 Mg G r  ，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心 加速度小于 b 的向心加速度，而 b 的向心加速度约为 g，故知 a 的向心加速度小于重力加速度 g，故 A 错误； 根据万有引力提供向心力： 2 2 Mm vG mr r  ，解得： GMv r  ，卫星的半径越大，速度越小，所以有： b c dv v v  ，同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知 a 与 c 的角速度相同，根据 v r ， 可知 c av v ，故 B 错误；由开普勒第三定律： 3 2 R kT  可知，卫星的半径越大，周期越大，所以 d 的运动周 期大于 c 的周期 24h，故 C 错误；c 是地球同步卫星，周期是 24h，则 c 在 4h 内转过的圆心角是 3  ，故 D 正确．所以 D 正确，ABC 错误． 9.（吉林省东 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）15.地球同步卫星的轨道半径约为地球 半径的 7 倍，地球半径 R=6400km，地球大气层的厚度约为地球半径的一半。研究表明，并不是所有行星都 能有同步卫星的。如果行星自转太快，有可能根本不可能有同步卫星。而且卫星不能在大气层内飞行。根 据上述条件，假设在地球质量和半径都不变的前提下，下列哪些情况中地球不可能有同步卫星（重力加速 度取 g=10m/s2）（ ） A. 大气层厚度不变，地球自转周期减小到 1 小时 B. 大气层厚度不变，地球自转周期减小到 3 小时 C. 大气层厚度增加到 6.6 倍地球半径，地球自转周期不变 D. 大气层厚度增加到 1.5 倍地球半径，地球自转周期减小到 3 小时 【答案】ACD 【解析】 【详解】根据万有引力提供卫星的向心力有 2 2 2 4MmG m rr T  22 解得卫星的周期 3 2 rT GM  对地球同步卫星有 7r R ，则有  3 3 372 7 2 24hR RT GM GM     AB．若大气层厚度不变，卫星的最小轨道半径 min 3 2 2 Rr R R   其对应的地球同步卫星的最小周期为 33 3 min min 32 2 2.4h2 r RT GM GM         所以大气层厚度不变，要保留同步卫星的话，地球自转周期最多减小到 2.4 小时，才能保留同步卫星，故 A 符合题意，B 不符合题意； C．大气层厚度增加到 6.6 倍地球半径，即轨道半径为 6.6 7.6 7r R R R R     若地球自转周期不变，此时地球同步卫星处在大气层内部，不能存留，故 C 符合题意； D．大气层厚度增加到 1.5 倍地球半径，此时地球同步卫星的轨道半径最小为 1.5 2.5r R R R    其对应的地球同步卫星的最小周期为 3 3 32 2 5 • 2 5hr RT GM GM     ． 所以大气层厚度增加到 1.5 倍地球半径，地球自转周期做多减小到 5 小时，才能保留同步卫星，故 D 符合 题意。 23 故选 ACD。 10.（ 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）7.2019 年 3 月 10 日我国在西昌卫星发射中 心用长征三号乙运载火箭成功将“中星 6C”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，它是一颗用于广播和通信的 地球静止小轨道通信卫星，假设该卫星在距地面高度为 h 的同步轨道做圆周运动．已知地球的半径为 R， 地球表面的重力加速度为 g，万有引力常量为 G．下列说法正确的是 A. 同步卫星运动的周期为 2 R g  B. 同步卫星运行的线速度为 ( )g R h C. 同步轨道处的重力加速度为 2( )R gR h+ D. 地球的平均密度为 2 3 4 g GR 【答案】C 【解析】 【详解】A、地球同步卫星在距地面高度为 h 的同步轨道做圆周运动，万有引力提供向心力，有：  2R h GMm   m  2 2 4 R h T   ，在地球表面，重力等于万有引力，有：mg 2 GMm R  ，故同步卫星运动的周期 为：T＝2π  3 2 R h gR  ，故 A 错误； B、根据万有引力提供向心力，有： 2 GMm R h   m 2v R h ，在地球表面，重力等于万有引力，有：mg 2 GMm R  ， 解得同步卫星运行的线速度为：v 2gR R h   ，故 B 错误； C、根据万有引力提供向心力，有： 2 MmG mgr  ，在地球表面，重力等于万有引力，有：mg 2 GMm R  ，解 得 2( )Rg gR h ¢= + ，故 C 正确； 24 D、由 mg 2 GMm R  得：M 2gR G  ，故地球的密度为：ρ 3 3 4 4 3 M g R GR   ，故 D 错误． 11.（辽宁省大连市长兴岛高中 2019-2020 高一（下）期中物理试题）8.卫星的种类可以分为近地卫星，同步 卫星，极地卫星等，关于这些卫星以下说法正确的是（ ） A. 近地卫星的周期最大 B. 同步卫星的线速度大于赤道上物体的线速度 C. 近地卫星的加速度等于赤道上物体的加速度 D. 极地卫星轨道圆心不在地球的球心上 【答案】B 【解析】 【详解】A．近地卫星运行的周期为T =85min，是所有卫星的最小周期，故 A 错误； B．同步卫星和地球自转来比较，二者角速度相同，同步卫星的半径比地球半径大，故同步卫星线速度大于 赤道上物体的线速度，故 B 正确； C．由 2 GMm maR  可知，近地卫星的加速度大于同步卫星的加速度。 由于同步卫星的周期与地球上物体随地球自转的周期相同，根据 22( )a rT  可知，同步卫星加速度大于赤道上物体加速度。故近地卫星的加速度大于赤道上物体的加速度，故 C 错误； D．极地卫星的轨道平面一定通过地球的球心，故 D 错误。 故选 B。 25 12.（山西省 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）10.关于同步卫星，下列说法中正确的有（ ） A. 同步卫星的运行方向与地球自转方向一致 B. 同步卫星的向心加速度等于地表的重力加速度 C. 同步卫星可以处于北京的正上空 D. 同步卫星的高度和速率都是可以调整的 【答案】A 【解析】 【详解】A．同步卫星的转动和地球的转动是同步的，运行方向与地球自转方向一致，选项 A 正确； B．根据万有引力提供向心力得 2 MmG mar  解得 2 Ma G r  r 越大，向心加速度越小。 所以同步卫星的向心加速度小于地表的重力加速度，选项 B 错误； C．由于同步卫星的转动和地球的转动是同步的，只能处于赤道上空，选项 C 错误； D．根据万有引力提供向心力，有 2 2 2 2 4( )( ) Mm vG m R h mR h T R h     其中 R 为地球半径，h 为同步卫星离地面的高度。由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以 T 为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度 h 也为一定值。由于轨道半径一定，则线速度的大 小也一定，选项 D 错误。 26 故选 A。 13.（山西省忻州市静乐县第一中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）11.下列关于地球同步卫星的 说法正确的是（ ） A. 它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小 B. 它的周期、高度、速率都是一定的 C. 我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星也必须定点在赤道上空 【答案】BD 【解析】 【详解】AB. 同步卫星的周期与地球自转周期相同，根据 2 2 2 2 4 =mM vG m r mr T r ＝ ，高度和速度都是固定 的值，选项 A 错误，B 正确； CD. 我国发射的同步通讯卫星也必须定点在赤道上空，不可以定点在北京上空，选项 D 正确，C 错误。 故选 BD。 14.（黑龙江省 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）2.空间站是科学家进行天文探测和 科学试验的特殊而又重要的场所，我国将于 2020 年前后将建成规模较大、长期有人参与的轨道空间站。假 设某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十 分之一，且运行方向与地球自转方向一致。下列说法正确的有（ ） A. 同步卫星的运行周期比空间站运行周期小 B. 同步卫星的运行速度大于空间站运行速度 C. 站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动 D. 在空间站工作的宇航员因所受合力为零而在舱中悬浮或静止 【答案】C 27 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力列出等式 2 2 2 2 2 4GMm v rm m mrr r T     可得 3 2 rT GM  ， GMv r  ， 3 GM r   A．某空间站正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地球表面的高度为同步卫星离地球表面高度的十 分之一；即空间站轨道半径小于同步卫星轨道半径，所以同步卫星的运行周期比空间站运行周期大，故 A 错误； B．空间站轨道半径小于同步卫星轨道半径，所以空间站运行的速度大于同步卫星运行速度，所以 B 错误； C．轨道半径越大，角速度越小，同步卫星和地球自转的角速度相同，所以空间站的角速度大于地球自 转的角速度，所以站在地球赤道上的人观察到空间站向东运动，故 C 正确； D．在“空间站”工作的宇航员处于完全失重状态，靠万有引力提供向心力，做圆周运动，故 D 错误。 故选 C。 15.（黑龙江省哈尔滨市宾县第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）10.关于地球同步卫星的说 法中正确的是 A. 加速度为 9.8m/s2 B. 速度为 7.9km/s C. 周期等于地球自转周期 D. 轨道是围绕地球的任意圆 【答案】C 【解析】 【详解】A．同步卫星与近地卫星比较，近地卫星的向心加速度为 9.8m/s2，根据万有引力提供向心力 28 2 MmG mar  可知，同步卫星轨道更高，加速度更小，所以同步卫星加速度小于 9.8m/s2，A 错误 B．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，根据万有引力提供向心力 2 2 Mm vG mr r  可知， GMv r  ，同 步卫星轨道高，所以环绕速度小于第一宇宙速度即 7.9km/s，B 错误 CD．所有同步卫星相对地面静止，轨道处于赤道正上方，所以同步卫星运行周期等于地球自转周期，D 错 误，C 正确 16.（黑龙江省哈尔滨市第三十二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.设月球绕地球运动的周 期为 27 天,则月球中心到地球中心的距离 R1 与地球的同步卫星到地球中心的距离 R2 之比即 R1∶R2 为( ) A. 3∶1 B. 9∶1 C. 27∶1 D. 18∶1 【答案】B 【解析】 【详解】由开普勒第三定律有 3 1 2 1 R T ＝ 3 2 2 2 R T 所以 1 2 R R ＝ 2 13 2 2 T T ＝ 3 27 1 ＝ 9 1 故 B 正确，ACD 错误。 17.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是 （ ） 29 A. 卫星的运行速度不变 B. 卫星不受万有引力的作用 C. 卫星中的物体处于失重状态 D. 卫星中物体的质量可以用天平测量 【答案】C 【解析】 【详解】A．卫星的运行速度大小不变，但方向时刻改变，因此速度发生变化，A 错误； B．卫星受到万有引力作用才会绕地球做匀速圆周运动，万有引力是卫星绕地球做圆周运动的向心力，B 错 误； C．由于万有引力全部用来提供向心力，因此卫星中的物体处于完全失重状态，C 正确； D．由于物体处于完全失重状态，无法用天平测量出物体的质量，D 错误。 故选 C。 18.（黑龙江省哈尔滨市第三十二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）18.我国计划将于 2016 年 9 月利用海南航天发射场发射“天宫二号”空间实验室．“天宫二号”运行期间，“神州十一号”载人飞船将与它实 施交会对接．在对接前，“天宫二号”和“神州十一号”将在各自轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示．则 在对接前 A. “天宫二号”的向心加速度大于“神州十一号”的向心加速度 B. “天宫二号”的运行周期大于“神州十一号”的运行周期 C. “天宫二号”的运行速率小于“神州十一号”的运行速率 30 D. “天宫二号”的角速度大于“神州十一号”的角速度 【答案】BC 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力： 2 MmG mar  ，解得： 2 Ma G r  ，天宫二号的轨道半径大于神舟十一 号，所以“天宫二号”的向心加速度小于“神州十一号”的向心加速度，故 A 错误；根据万有引力提供向心力： 2 2 2 4MmG m rr T  ，解得： 2 34 rT GM  ，天宫二号的轨道半径大于神舟十一号，所以“天宫二号”的运行周 期大于“神州十一号”的运行周期，故 B 正确；根据万有引力提供向心力： 2 2 Mm vG mr r  ，解得： GMv r  ， 天宫二号的轨道半径大于神舟十一号，所以“天宫二号”的运行速率小于“神州十一号”的运行速率，故 C 正 确；根据万有引力提供向心力： 2 2 MmG mrr  ，解得： 3 GM r   ，天宫二号的轨道半径大于神舟十一 号，所以“天宫二号”的角速度小于“神州十一号”的角速度，故 D 错误．所以 BC 正确，AD 错误． 19.（ 2019-2020 学年高一下学期 3 月物理试题）11.如图所示，同步卫星与地心的距离为 r ， 运行速率为 1v ，向心加速度为 1a ；近地卫星的运行周期 1T ，地球赤道上的物体 P 随地球自转的向心加速度 为 2a ，地球自转周期 2T ，第一宇宙速度为 2v ，地球半径为 R，某时刻同步卫星、近地卫星、在赤道上物体 P 正上方并连成一条线，则下列说法正确的是（ ） A. 1 2 a r a R  B. 1 1 2 2 v r T v R T  31 C. 3 1 3 2 T R T r  D. 同步卫星、近地卫星再次同时出现在 P 点正上方至少需要 1 2 1 2 TT T T 时间 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．同步卫星和赤道上的物体同轴转动，角速度相同，根据 2 0a r 可知 1 2 a r a R  A 正确； C．对于近地卫星，万有引力提供向心力 2 2 2 1 4MmG m RR T  对于同步卫星，万有引力提供向心力 2 2 2 2 4MmG m rr T  则 3 1 3 2 T R T r  C 正确； 32 B．万有引力提供向心力 2 2 0 0 Mm vG mr r  解得 0 GMv r  当绕行卫星的轨道半径等于地球半径时，卫星线速度大小即为第一宇宙速度，所以 1 2 v v R r  结合 C 项解析可得 1 1 2 2 v r T v R T  B 正确； D．近地卫星线速度大于同步卫星的线速度，当二者再次同侧共线时，近地卫星比同步卫星多绕行一圈，假 设再次同侧共线的时间为t ，则 1 2 1t t T T   解得 1 2 2 1 TTt T T D 错误。 故选 ABC。 20.（江苏省如皋中学 2019-2020 学年度高一下学期 3 月物理试题）4.如图所示，A 是静止在赤道上的物体， B、C、D 是与 A 在同一平面内三颗人造卫星．B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C、D 是两颗地 33 球同步卫星．下列说法中正确的是（ ） A. 卫星 C 加速就可以追上它同一轨道上前方的卫星 D B. A、B、C 线速度大小关系为 A B Cv v v  C. A、B、C 的向心加速度大小关系为 A B Ca a a  D. A、B、C 周期大小关系为 A C BT T T  【答案】D 【解析】 【详解】BCD．对绕地球作匀速圆周运动的卫星，据万有引力提供向心力 2 MmG mar   2 2 2 4vm m rr T  得 2 GMa r  GMv r  2 34 rT GM  由此可得 B C Da a a  34 B C Dv v v  B C DT T T  C、D 均为地球同步卫星，A 物体静止在赤道上随地球自转一起运动，所以 A C D    A C DT T T  据： v r ， 2a r 得 A Cv v A Ca a 故选项 B、C 错误，选项 D 正确； A．C、D 在同一轨道上，速度相等，但若 C 加速，它会到更高的轨道上以更小的速度运行，不可能追上它 前方的卫星 D，选项 A 错误。 故选 D。 21.（江苏省如皋中学 2019-2020 学年度高一下学期 3 月物理试题）8. 已知地球同步卫星离地面的高度约为 地球半径的 6 倍．若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的 2.5 倍，则该行星的自转周期约为 A. 6 小时 B. 12 小时 C. 24 小时 D. 36 小时 【答案】B 【解析】 地球的同步卫星的周期为 T1=24 小时，轨道半径为 r1=7R1，密度ρ1．某行星的同步卫星周期为 T2，轨道半 径为 r2=3.5R2，密度ρ2．根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有： 35 3 1 1 1 2 1 12 1 1 4 23  ( ) Gm R m rr T    ＝ 3 2 2 2 2 2 22 2 2 4 23  ( ) Gm R m rr T    ＝ 两式化简解得： 1 2 122 TT   小时．故选 B． 22.（ 2019-2020 学年高一 3 月月考物理试题）5.北斗卫星系统由地球同步轨道卫星与 低轨道卫星两种组成，这两种卫星在轨道正常运行时（ ） A. 同步轨道卫星运行的周期较大 B. 同步轨道卫星运行的线速度较大 C. 同步轨道卫星运行的向心加速度较大 D. 同步轨道卫星运行时可能飞过苏州正上方 【答案】A 【解析】 【详解】A．万有引力提供向心力 2 2 2 4MmG m rr T  解得 2 34 rT GM  因为 r r同 低 36 故 T T同 低 A 正确； B．万有引力提供向心力 2 2 Mm vG mr r  解得 GMv r  因为 r r同 低 故 v v同 低 B 错误； C．万有引力提供向心力 2 MmG mar  解得 2 GMa r  因为 r r同 低 37 故 a a同 低 C 错误； D．同步卫星在赤道正上方，不可能经过苏州正上方，D 错误。 故选 A。 23.（河南省开封市五县联考 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）2. A 为低轨道地球卫星，B 为地球 同步卫星，已知它们的质量关系为 A Bm m ，下列判断正确的是（ ） A. 线速度大小关系一定为 A Bv v B. 加速度大小关系一定为 A Ba a C. 向心力大小关系一定为 A BF F D. 周期关系一定为 A BT T 【答案】B 【解析】 【详解】根据万有引力提供向心力，则有 2 2 2 2( )Mm vG F m ma m rr r T    向 解得 GMv r  ， 2 GMa r  ， 3 2 rT GM  由于 A Br r ， A Bm m ，故 38 A Bv v ， A Ba a ， A BT T 向心力大小无法比较，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 24.（河南省郑州市巩义中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）13.关于地球同步通讯卫星，下列说 法正确的是（ ） A. 它一定在赤道上空运行 B. 各国发射的这种卫星轨道半径都一样 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】ABC 【解析】 【详解】A．因地球自转时水平自西向东转，则同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上空圆形轨道，轨道 固定不变，它一定在赤道上空运行，故 A 正确； B．因为同步卫星要和地球自转同步，即同步卫星周期 T 为一定值，根据 2 2 2 4GMm m rr T  因为 T 一定值，所以 r 也为一定值，故 B 正确； CD．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，根据线速度的表达式 GMv r  可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一 宇宙速度，故 C 正确；D 错误。 故选 ABC。 39 25.（湖北省宜城市第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.有 a、b、c、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动， b 处于地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同步卫星， d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有 A. a 的向心加速度等于重力加速度 g B. c 在 4 h 内转过的圆心角是 π / 6 C. b 在相同时间内转过的弧长最长 D. d 的运动周期有可能是 20 h 【答案】C 【解析】 试题分析：同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，根据 2a r 比较 a 与 c 的向心加速 度大小，再比较 c 的向心加速度与 g 的大小．根据万有引力提供向心力，列出等式得出角速度与半径的关 系，分析弧长关系．根据开普勒第三定律判断 d 与 c 的周期关系． 同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知 a 与 c 的角速度相同，根据 2a r 知，c 的 向心加速度大．由 2 GMm mgr  ，得 2  GMg r  ，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向 心加速度小于 b 的向心加速度，而 b 的向心加速度约为 g，故知 a 的向心加速度小于重力加速度 g，故 A 错 误；c 是地球同步卫星，周期是 24h，则 c 在 4h 内转过的圆心角是 3  ，故 B 错误；由 2 2 GMm vmr r  ，得 GMv r  ，卫星的半径越大，速度越小，所以 b 的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故 C 正确； 由开普勒第三定律 3 2 R kT  知，卫星的半径越大，周期越大，所以 d 的运动周期大于 c 的周期 24h，不可能 为 23h，故 D 错误． 26.（ 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）15. 关于地球同步卫星，下列说法 40 错误的是（ ） A. 它可能在长沙的上方 B. 它运行方向必须与地球自转方向相同 C. 它的周期是 24h，且轨道平面与赤道平面重合 D. 每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的 【答案】A 【解析】 【分析】 考查同步卫星特点，根据线速度，角速度，周期的特点解答。 【详解】B．由于同步卫星相对地面静止，因此绕地球转动的方向一定与地球自转的方向相同，B 正确； AC．由于卫星做圆周运动的圆心一定在地心上，且同步卫星转动方向与地球自转方向相同，因此同步卫星 一定在赤道的正上方，而不可能在长沙上方，且运动周期也一定为 24h，A 错误；C 正确； D．同步卫星的运动周期是确定的，因此它轨道半径及到地面的距离是确定的，D 正确。 故错误答案选 A。 27.（山东省济钢高级中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）8.地球的同步卫星是指相对于地面静 止不动的人造卫星（ ） A. 它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值 B. 它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是一定的 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. 它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 【答案】D 41 【解析】 【详解】同步卫星相对于地球静止，需要满足两个条件：一绕地球旋转的旋转轴与地球的地轴相同；二是 旋转周期与地球自转周期相同，根据开普勒第三定律，同一中心天体 3 2 R T 相同，由于同步卫星的周期相同， 所以旋转半径也相同，离地面的高度相同，同步卫星只能在赤道上方，且离地心的距离是一定的，故 D 正 确；ABC 错误；故选 D 28.（山东省济宁市嘉祥一中 2019-2020 学年高一（下）5 月期中物理试题）5.关于地球同步卫星，下列说法 不正确的是（ ） A. 它的周期与地球自转周期相同 B. 它的周期、高度、速度大小都是一定的 C. 我国发射的同步通讯卫星可以通过北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空 【答案】C 【解析】 【详解】A．同步卫星的周期与地球自转周期相同，选项 A 正确； B．根据万有引力提供向心力有 2 22 2 )( ) 4  (Mm vG m R h mR h T R h     其中 R 为地球半径，h 为同步卫星离地面的高度。 由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以 T 为一定值，根据上面等式得出同步卫星离地面的高 度 h 也为一定值。由于轨道半径一定，则线速度的大小也一定，选项 B 正确； CD．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。所以我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空，选项 C 错误，D 正确。 42 本题选不正确的，故选 C。 29.（ 2019-2020 学年高一下学期期中物理试题）10. 设地球半径为 R，地球表面重力加 速度为 g，地球自转周期为 T，自转角速度为ω，地球质量为 M，地球的第一宇宙速度为 v1，同步卫星离地 球表面的高度为 h，万有引力常量为 G，则同步卫星的线速度大小 v 是（ ） A. 2 ( )R h T   B. 3gR R h C. v1 g R h D. 3 GM 【答案】AD 【解析】 【详解】A．同步卫星的轨道半径为 r R h  其运动周期等于地球自转的周期 T，则线速度 2 2 ( )r R hv T T     故 A 正确； B．根据牛顿第二定律得 2 2( ) Mm vG mR h R h=+ + 得 GMv R h   又 43 2 GMg R  联立得到 gv R R h   故 B 错误； C．地球的第一宇宙速度为 1 GMv R  结合 B 选项分析联立解得 1 Rv v R h   故 C 错误； D．由 GMv R h   又 ( )v R h  联立得到 3v GM 故 D 正确。 故选 AD。 44 30.（山东省泰安市新泰市第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）1.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 1.24t，若将它的质量增为 2.84t，其同步轨道半径变为原来的 2 倍 B. 它的运行速度为 7.9km/s 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. 它距地面的高度约为地球半径的 5 倍,卫星的向心加速度约为其下方地面上物体的重力加速度的 1 36 【答案】D 【解析】 【详解】A．同步卫星的轨道是一定的，和同步卫星的质量没有关系，故 A 错误． B．同步卫星的速度小于第一宇宙速度 7.9km/s ，故 B 错误． C．同步卫星只能在赤道的上方，不能绕过北京，故 C 错误． D．根据： 2 GMm maR  化简得： 2 GMa R  则： 2 1 1: :1(5 1) 36a a  同 地 故 D 正确． 31.（山东省烟台市 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）7.2019 年 11 月 23 日，我国在西昌卫星发射 中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”的方式成功发射了第五十、五十一颗北斗导航地球同步卫星，则 45 关于这两颗同步卫星的说法正确的是（ ） A. 它们的轨道可以定点在北京的正上方 B. 它们受到地球的万有引力大小相等 C. 它们的运行周期都比月球绕地球公转周期短 D. 它们运行的角速度与地球自转的角速度可以不同 【答案】C 【解析】 【详解】A．同步卫星相对于地球是静止的，只能是地球同步轨道卫星，则只能位于赤道正上方，不能定点 在北京的正上方，故 A 错误； B．由于同步卫星的质量各不相同，则根据万有引力公式 2F MmG R  可知，它们受到地球的万有引力大小不 一定相等，故 B 错误； C．同步卫星相对于地球是静止的，其周期等于地球自转的周期及为 24h ，小球月球绕地球公转周期，故 C 正确； D．由于同步卫星与地球自转的周期相同，则根据公式 2T   可知，它们运行的角速度与地球自转的角速 度相同，故 D 错误。 故选 C。 32.（安徽省安庆市第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中考试物理试题）6.下列关于同步卫星的说法正 确的是（ ） A. 同步卫星的周期、高度、速度的大小都是相同的 B. 同步卫星的速率相同，加速度大小不同 C. 各国发射的同步卫星都在赤道平面内的不同轨道上 D. 不同的同步卫星所受的向心力都相同 46 【答案】A 【解析】 【详解】AB．同步卫星的周期与地球自转周期相同，由 2 2 2( )MmG m rr T  可知同步卫星的高度都相同； 由 2 2 Mm vG m mar r   可知同步卫星的速度的大小以及加速度大小都是相同的，选项 A 正确，B 错误； C．各国发射的同步卫星都在赤道平面内的相同轨道上，选项 C 错误； D．不同的同步卫星质量不同，根据 F=ma 可知，向心加速度相同，但是所受的向心力不都相同，选项 D 错误。 故选 A。 33.（安徽省肥东县第二中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）9.下列关于地球同步卫星的说法正 确的是（ ） A. 同步卫星的周期、高度、速度的大小都是相同的 B. 同步卫星的速率相同，加速度大小不同 C. 各国发射的同步卫星都在赤道平面内的不同轨道上 D. 所有的同步卫星所受的向心力都相同 【答案】A 【解析】 47 【详解】ABC．同步卫星位于地球赤道上空，与地球的周期和角速度相同，万有引力提供向心力 2 2 2 2 2 4πMm vG m m r m r mar r T     周期T 和角速度 相同，所以同步卫星的轨道半径、线速度大小、加速度大小相同，A 正确，BC 错误； D．不同的同步卫星质量可能不同，根据万有引力定律 2 MmF G r  可知，不同的同步卫星所受向心力大小 也可能不同，D 错误。 故选 A。 34.（江苏省江阴市二中、要塞中学等四校 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）9.中国北斗卫星导航 系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，由地球同步卫星和低轨道卫星组成,这两种卫星正常运行时( ) A. 地球同步卫星的运行周期比低轨道卫星的运行周期小 B. 地球同步卫星相对于地面是移动的，但每天经过特定地区的上空 C. 地球同步卫星和低轨道卫星都处于失重状态 D. 低轨道卫星与地球同步卫星可能具有相同的角速度 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 2 2 2( )MmG m rr T  可知 2 34 rT GM  则地球同步卫星的运行周期比低轨道卫星的运行周期大，选项 A 错误； B．地球同步卫星与地球自转同步，故相对于地球同步卫星的位置是固定不动的，故 B 错误； 48 C．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力完全提供向心力，卫星处于完全失重状态，故 C 正确； D．根据万有引力提供圆周运动向心力 2 2 MmG m rr  可知 3 GM r ＝ 卫星轨道半径越大角速度越小，则低轨道卫星角速度大于地球同步卫星的角速度，故 D 错误。 故选 C。 35.（江苏省 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）8.设地球的质量为 M，半径为 R，自转角速 度为ω，万有引力常量为 G，同步卫星离地心高度为 r，地表重力加速度为 g，则关于同步卫星的速度 v 的 表达式正确的是（ ） A. v=rω B. GMv R  C. v GMw D. gv R r  【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据线速度与角速度的关系 v r ，A 正确； BCD．由万有引力提供向心力： 2 2 Mm vG mr r  和地球表面万有引力等于重力： 2 MmG mgR  可得： 49 gv R r  BC 错误，D 正确； 故选 AD． 36.（江苏省沭阳县 2019-2020 学年高一（下）期中调研测试物理试题）12.北斗卫星导航系统是我国自行研 制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建立后的北斗卫星导航系统包括 5 颗同步卫星和 30 颗一 般轨道卫星。关于这些卫星，以下说法正确的是（ ） A. 所有同步卫星的线速度大小都相等 B. 所有同步卫星一定在赤道正上方 C. 导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，角速度越大 D. 导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度 【答案】AB 【解析】 【详解】AC．因为同步卫星要和地球同步自转，所以运行轨道就在赤道所在平面内，根据 2 2 MmF G m rr   因为同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，即 一定，所以 r 必须固定，所以一定位于空间同一轨 道，即轨道半径都相同。由 v r 可知所有同步卫星的线速度大小都相等，故 C 错误，A 正确。 B．若在除赤道所在平面外的任意一点，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。所以我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空，在同一平面内，故 B 正确； 50 D．由万有引力提供向心力有 2 2 Mm vG mr r  可得 GMv r  则轨道半径大的线速度小，导航系统所有卫星的运行速度一定小于地卫星的运行速度，即第一宇宙速度， 故 D 错误。 故选 AB。 37.（江苏省盐城市大丰区新丰中学 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.我国发射的“神州”五号载 人宇宙飞船的周期约为 90min，如果把它绕地球的运动看作是匀速圆周运动，则飞船的运动和人造地球同步 卫星（轨道平面与地球赤道平面共面，运行周期与地球自转周期相同）的运动相比，下列判断中正确的是 （ ） A. 飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径 B. 飞船运行的向心加速大于同步卫星运行的向心加速度 C. 飞船的运行速度小于同步卫星的运行速度 D. 飞船运行的角速度小于同步卫星运行的角速度 【答案】B 【解析】 【详解】同步卫星的周期为 24h＞90min A：由： 2 2 2 2 2 4GMm vm r m r m mar T r      51 可得 2 3 2 GMT 4r  即：谁的周期长，谁的半径大，故 A 错误． B：由 2 GMa r  得谁的半径大，谁的半加速度小，由 A 选项知：同步卫星的半径大，故其向心加速度小，故 B 正确． C：由 GMv r  得：谁的半径大，谁的速度度小，由 A 选项知：同步卫星的半径大，故其速度小，故 C 错误。 D：由 2 GM r   得谁的半径大，谁的角速度度小，由 A 选项知：同步卫星的半径大，故其角速速度小，故 D 错误。 故选 B。 38.（江苏省徐州市 2019-2020 学年高一（下）期中物理试题）12.下列关于地球同步卫星的说法中正确的是 （ ） A. 为了避免卫星相撞，应使它们在不同的高度轨道上运行 B. 卫星入轨后的速度小于 7.9km/s C. 我国发射的地球同步卫星可以定位于北京正上方 D. 不同国家发射的卫星只能运行在赤道上空某一恒定的高度上 52 【答案】BD 【解析】 【详解】ACD．由于所有同步卫星与地球的转动周期相同；则由 2 2 2( )MmG m rr T  可得同步卫星高度与速度大小均是定值，且所有的同步卫星只能定位在赤道上空，并且处在同一轨道上； 故 AC 错误，D 正确； B．第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大速度，则同步卫星入轨后的速度小于 7.9km/s，选 项 B 正确。