一、近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题
1.同步卫星和赤道上物体:角速度相同,同步卫星轨道半径大,则线速度大。
2.同步卫星和近地卫星:向心力都是由万有引力提供,是轨道半径不同的两个地球卫星,都满足v=,因此近地卫星的速度大。
3.近地卫星和赤道上物体:做圆周运动的半径相同,由1、2结论可知,近地卫星的线速度最大。
4.特别注意:赤道上物体的向心力由万有引力和支持力的合力提供,所以G=m不适用。
例1 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,向心加速度为a1;b处于近地轨道上,运行速度为v1;c是地球同步卫星,离地心距离为r,运行速度为v2,加速度为a2;d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,已知地球的半径为R,则有( C )
A.a的向心加速度等于重力加速度g
B.d的运动周期有可能是20小时
C.=
D.=
[解析] 本题考查地球表面的物体与卫星做圆周运动时的区别和联系。同步卫星的周期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。由=ma可知,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;由开普勒第三定律=k,知卫星的半径越大,周期越大,所以d的运行周期大于c的周期24 h,故B错误;由a=ω2r得,=,故C正确;由=得v=,所以=,故D错误。
名师点拨 卫星与赤道上物体运行问题解题技巧
同步卫星是近地卫星与赤道上物体的联系桥梁,同步卫星与近地卫星符合相同规律,轨道半径越大,周期T越大,线速度v,角速度ω,向心加速度an越小;同步卫星与赤道上物体有相同的角速度ω和周期T。