1/172019-2021北京高一（下）期中物理匯編同步衛(wèi)星的運動規(guī)律一、單選題1．（2021·北京·101中學高一期中）2017年11月5日19時45分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第二十四、二十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由35顆衛(wèi)星組成，其中5顆是地球同步衛(wèi)星。關(guān)于同步衛(wèi)星繞地球運動的相關(guān)物理量，下列說法正確的是（）A．角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度 B．向心加速度大于地球表面的重力加速度C．線速度大于第一宇宙速度 D．線速度等于第一宇宙速度2．（2021·北京市昌平區(qū)沙河中學高一期中）“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報提供準確、全面和及時的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是（）A．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的1nB．同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)線速度的1nC．同步衛(wèi)星運行速度是近地衛(wèi)星環(huán)繞速度的1nD．同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的1n3．（2021·北京市順義區(qū)第一中學高一期中）已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G。有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是（）A．同步衛(wèi)星可以在北京上空B．同步衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度C．同步衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為GMmD．同步衛(wèi)星運行的向心加速度大于地球表面的重力加速度4．（2021·北京市順義區(qū)第二中學高一期中）質(zhì)量不同的人造衛(wèi)星在同一軌道繞地球做勻速圓周運動，則它們具有不同的（）A．周期 B．速度 C．加速度 D．向心力5．（2021·北京市延慶區(qū)教育科學研究中心高一期中）若已知地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，僅由這些信息不能計算出（）A．地面附近的重力加速度B．地球的第一宇宙速度C．同步衛(wèi)星距地面的高度D．近地衛(wèi)星繞地球做圓周運動的周期6．（2020·北京二十中高一期中）如圖所示，A是靜止在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，B、C是在赤道平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星，B位于離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星．下列關(guān)系正確的是A．物體A隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大于衛(wèi)星B的線速度B．衛(wèi)星B的角速度小于衛(wèi)星C的角速度C．物體A隨地球自轉(zhuǎn)的周期大于衛(wèi)星C的周期D．物體A隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度小于衛(wèi)星C的向心加速度7．（2020·北京市第五十中學高一期中）對于地球同步衛(wèi)星的認識，正確的是（）A．它們只能在赤道的正上方，但不同衛(wèi)星的軌道半徑可以不同B．它們運行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，相對地球靜止C．不同衛(wèi)星的軌道半徑都相同，且一定在赤道的正上方，它們以第一宇宙速度運行D．它們可在我國北京上空運行，故用于我國的電視廣播8．（2020·北京·和平街第一中學高一期中）如圖所示，實線圓表示地球，豎直虛線a表示地軸，虛線圓b、c、d、e表示地球衛(wèi)星可能的軌道，對于此圖，下列說法正確的是（）A．b、c、d、e都可能是地球衛(wèi)星的軌道B．c不可能是地球衛(wèi)星的軌道C．b可能是地球同步衛(wèi)星的軌道D．d一定是地球同步衛(wèi)星的軌道9．（2021·北京市第四十三中學高一期中）我國發(fā)射的神州十一號載人宇宙飛船的周期約為91min．如果把它繞地球的運動看作勻速圓周運動，飛船的運動和人造地球同步衛(wèi)星的運動相比A．飛船的軌道半徑大于同步衛(wèi)星的軌道半徑B．飛船的向心加速度大于同步衛(wèi)星的向心加速度C．飛船運動的角速度小于同步衛(wèi)星運動的角速度D．飛船的運行速度小于同步衛(wèi)星的運行速度10．（2021·北京二中高一期中）地球同步衛(wèi)星離地心距離為r，運行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2,，地球半徑為R，則（

）①a1a2＝rR

②a1a2=R2r2A．①③ B．①④ C．②③ D．②④11．（2021·北京四中高一期中）如圖甲所示，a是地球赤道上的一點，某時刻在a的正上方有b、c、d三顆軌道位于赤道平面的衛(wèi)星，各衛(wèi)星的運行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向（順時針轉(zhuǎn)動）相同，其中d是地球同步衛(wèi)星．從該時刻起，經(jīng)過時間t（已知時間t均小于三顆衛(wèi)星的運行周期），在乙圖中各衛(wèi)星相對a的位置最接近實際的是（

）A． B．C． D．12．（2020·北京市第五中學高一期中）地球的同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止不動的人造衛(wèi)星（）A．它可以在地面上任一點的正上方，且離地心距離可按需要選擇不同的值B．它可以在地面上任一點的正上方，但離地心距離是一定的C．它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值D．它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的13．（2020·北京·牛欄山一中實驗學校高一期中）2019年11月5日，我國成功發(fā)射了“北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的第3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星?！氨倍啡栃l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”由靜止地球同步軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星、中圓地球軌道衛(wèi)星組成?！巴杰壍馈毙l(wèi)星的軌道周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，衛(wèi)星運行軌道面與地球赤道面的夾角叫做軌道傾角。根據(jù)軌道傾角的不同，可將“同步軌道”分為靜止軌道（傾角為零）、傾斜軌道（傾角不為零）和極地軌道。根據(jù)以上信息，下列說法中正確的是A．傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的高度大于靜止地球同步軌道衛(wèi)星的高度B．傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的線速度小于靜止地球同步軌道衛(wèi)星的線速度C．可以發(fā)射一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，靜止在北京上空D．可以發(fā)射一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，每天同一時間經(jīng)過北京上空14．（2020·北京·清華附中朝陽學校高一期中）月球和太陽對地球引力作用產(chǎn)生的潮汐，就像是一個小小的“剎車片”，使地球自轉(zhuǎn)緩慢變慢，還導(dǎo)致月球以每年3.8cm的速度遠離地球，若不考慮其它因素，則在遙遠的未來（）A．地球同步衛(wèi)星的線速度變大 B．地球近地衛(wèi)星的周期變大C．地球赤道處的重力加速度變小 D．月球繞地球做圓周運動的角速度變小15．（2019·北京市第九中學高一期中）關(guān)于地球同步通訊衛(wèi)星，下列說法中正確的是：A．它一定在兩極上空運行 B．各國發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都不同C．它運行的線速度一定小于第一宇宙速度 D．它的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度16．（2019·北京·101中學高一期中）關(guān)于地球的同步衛(wèi)星，下列說法正確的是(

)A．它處于平衡狀態(tài)，且具有一定的高度B．它的加速度等于9.8m/s2C．它的周期是24小時，且軌道平面與赤道平面重合D．它繞行的速度大于7.9km/s17．（2019·北京交通大學附屬中學高一期中）2018年12月27日，北斗三號基本系統(tǒng)已完成建設(shè)，開始提供全球服務(wù)其導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星運動軌道如圖所示：a為低軌道極地衛(wèi)星；b為地球同步衛(wèi)星；c為傾斜軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面有一定的夾角，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同．下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星a的機械能一定比衛(wèi)星b的機械能大B．衛(wèi)星a的機械能一定比衛(wèi)星b的機械能小C．衛(wèi)星b的向心加速度與衛(wèi)星c的向心加速度大小相等D．衛(wèi)星b的向心加速度與衛(wèi)星c的向心加速度大小不相等18．（2019·北京交通大學附屬中學高一期中）下列關(guān)于同步衛(wèi)星的說法中，正確的是（）A．它的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，但高度和速度可以選擇B．它的周期、高度和速度大小都是一定的C．我國發(fā)射的同步通信衛(wèi)星定點在北京上空D．不同的同步衛(wèi)星所受的向心力相同二、多選題19．（2020·北京·北師大二附中高一期中）“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報

提供準確、全面和及時的氣象資料。設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是（）A．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的1nB．同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)線速度的1nC．同步衛(wèi)星運行速度是第一宇宙速度的1nD．同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的1n20．（2019·北京四中高一期中）如圖，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入近地停泊軌道Ⅰ，然后由Q點進入橢圓軌道Ⅱ，再在P點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌Ⅲ，則（）A．將衛(wèi)星發(fā)射至軌道Ⅰ，發(fā)射速度必定大于11.2km/sB．衛(wèi)星在同步軌道Ⅲ上運行時，其速度小于7.9km/sC．衛(wèi)星在P點通過加速來實現(xiàn)由軌道Ⅱ進入軌道ⅢD．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點時的加速度大于在軌道Ⅲ上經(jīng)過P點時的加速度三、解答題21．（2021·北京市順義區(qū)第一中學高一期中）假如宇航員乘坐宇宙飛船到達某行星，在該行星“北極”距地面?處由靜止釋放一個小球（引力視為恒力，阻力可忽略），經(jīng)過時間t落到地面。已知該行星半徑為r，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G，求：(1)該行星表面的重力加速度大小；(2)該行星的平均密度ρ；(3)該行星的第一宇宙速度v；(4)如果該行星有一顆同步衛(wèi)星，其距行星表面的高度h為多少？22．（2019·北京四中高一期中）隨著人類航天技術(shù)的不斷發(fā)展，進行地外天體的探測已經(jīng)成為可能．假如宇航員抵達一個半徑為R的星球表面，進行了如下測量：在離星球表面高h（h<<R）處將一小球以初速度v0平拋，小球的水平位移為2h，不計阻力．已知引力常量G，求：（1）這顆星球表面的重力加速度；（2）在這顆星球上發(fā)射一顆衛(wèi)星，則發(fā)射衛(wèi)星的最小速度是多少；（3）若這顆星球的自轉(zhuǎn)周期為T，則該星球的同步衛(wèi)星距離星球表面的高度是多少．

參考答案1．A【詳解】A．地球同步衛(wèi)星相對于地球靜止，其運行周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，故A正確；B．由萬有引力等于向心力,則有GMm在地球表面物體重力等于萬有引力，有GMm衛(wèi)星的運動半徑大于地球半徑，則同步衛(wèi)星繞地球運動的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故B錯誤；CD．第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運動的最大的運行速度（且只有貼近地表時的運行速度等于第一宇宙速度），所以同步衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度，故CD錯誤。故選A。2．C【詳解】AC.根據(jù)GMmr2=mv2rB.根據(jù)v=ωr，同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)線速度的n倍，B錯誤；D.根據(jù)GMmr2=ma得，故選C。3．B【詳解】A．地球同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點，假設(shè)實現(xiàn)了“同步”，那它的運動軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個平面上，就穩(wěn)定做圓周運動，這是不可能的，因此地球同步衛(wèi)星相對地面靜止不動，所以必須定點在赤道的正上方，故A錯誤；B．第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度，即近地衛(wèi)星的速度，根據(jù)高軌低速可得：同步衛(wèi)星的軌道半徑比近地衛(wèi)星的軌道半徑大，故線速度小于第一宇宙速度。故B正確；C．同步衛(wèi)星運行時受到的向心力大小為GMmr2，D．對近地衛(wèi)星，得GMm對于同步衛(wèi)星，根據(jù)萬有引力提供向心力，得：GMm其中r為同步衛(wèi)星軌道半徑，r=R+h，比較得到，同步衛(wèi)星運行的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故D錯誤；故選B。4．D【詳解】ABC．由公式GMm可得a=GMr2、由于在同一軌道，則半徑相同，所以加速度、周期、速度都相同，故ABC錯誤；D．向心力為F=m由于質(zhì)量不同，所以向心力不同，故D正確。故選D。5．C【詳解】A．設(shè)地球表面的物體質(zhì)量為m，有G解得g=根據(jù)題給信息可計算出地面附近的重力加速度，故A不符合題意；B．設(shè)地球的近地衛(wèi)星質(zhì)量為m′，有G解得v=根據(jù)題給信息可計算出地球的第一宇宙速度，故B不符合題意；C．根據(jù)牛頓第二定律，有GT為地球自轉(zhuǎn)周期，題目未給，故無法計算出同步衛(wèi)星距地面的高度，故C符合題意；D．根據(jù)牛頓第二定律，有G解得T根據(jù)題給信息可計算出近地衛(wèi)星繞地球做圓周運動的周期，故D不符合題意。故選C。6．D【詳解】A．根據(jù)G知v=GMC的軌道半徑大于B的軌道半徑，則B的線速度大于C的線速度，A、C的角速度相等，根據(jù)v=rω知，C的線速度大于A的線速度，可知物體A隨地球自轉(zhuǎn)的線速度小于衛(wèi)星B的線速度，故A錯誤．B．根據(jù)G知ω=因為C的軌道半徑大于B的軌道半徑，則B的角速度大于C的角速度，故B錯誤．C．A的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期，C為地球的同步衛(wèi)星，則C的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相等，所以物體A隨地球自轉(zhuǎn)的周期等于衛(wèi)星C的周期，故C錯誤．D．因為AC的角速度相同，根據(jù)a=rω2知，C的半徑大于A的半徑，則C的向心加速度大于A的向心加速度，所以物體A隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度小于衛(wèi)星C的向心加速度，故D正確．故選D．7．B【詳解】BD．地球同步衛(wèi)星與地面相等靜止，所以一定在赤道的正上方，公轉(zhuǎn)的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，故B正確，D錯誤；AC．同步衛(wèi)星繞地球做圓周運動的向心力由萬有引力提供，由向心力公式得G解得T=v=因為同步恒星的周期相同，所以它們的軌道半徑相同；因為它們的軌道半徑比地球半徑大，所以它們的運動速度比第一宇宙速度小，故AC錯誤；故選B。8．B【詳解】AB．地球的所有衛(wèi)星的軌道圓心一定在地心，故b、d、e都可能是地球衛(wèi)星的軌道，c不可能是地球衛(wèi)星的軌道，故A錯誤，B正確。CD．地球同步衛(wèi)星和地面相對靜止，一定在赤道的正上方，所以b不可能是地球同步衛(wèi)星的軌道，d可能是地球同步衛(wèi)星的軌道，故CD錯誤。故選B。9．B【詳解】根據(jù)萬有引力提供向心力得出：GA.周期T=2πrB.向心加速度a=GMC.角速度ω=GMD.速度v=GM10．B【詳解】因為同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，所以角速度相等，根據(jù)a=rω2得：a1a2＝rR．根據(jù)萬有引力提供向心力有：【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道同步衛(wèi)星和隨地球自轉(zhuǎn)的物體角速度相等，同步衛(wèi)星以及貼近地球表面運行的衛(wèi)星靠萬有引力提供向心力．11．D【詳解】半徑越大線速度越小，同步衛(wèi)星與地面是相對靜止的，D對12．D【詳解】同步衛(wèi)星相對于地球靜止，需要滿足兩個條件：一繞地球旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸與地球的地軸相同；二是旋轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，根據(jù)開普勒第三定律，同一中心天體R313．D【詳解】A．傾斜地球同步軌道衛(wèi)星與靜止地球同步軌道衛(wèi)星具有相同的周期（24h），則由GMmB．兩種衛(wèi)星具有相同的周期和角速度，運轉(zhuǎn)半徑相同，則根據(jù)v=ωr可知，兩種衛(wèi)星具有相同的線速度，選項B錯誤；CD．同步衛(wèi)星相對于地球靜止，必須為地球赤道面上的同步衛(wèi)星，因為傾斜地球同步軌道衛(wèi)星為傾斜軌道，因此不能與地球保持相對靜止，但因為周期總為24h，則可以每天同一時間經(jīng)過北京上空，選項C錯誤，D正確；故選D.14．D【詳解】A．地球自轉(zhuǎn)緩慢變慢，則地球自轉(zhuǎn)周期增加，同步衛(wèi)星的周期變大，根據(jù)G有Gv可知軌道半徑變大。軌道半徑變大，則線速度減小，故A錯誤；B．近地衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑，故近地衛(wèi)星的軌道半徑不變，則近地衛(wèi)星的周期不變，故B錯誤；C．地球自轉(zhuǎn)緩慢變慢，則地球自轉(zhuǎn)周期增加，角速度將減小，根據(jù)G可知赤道上的物體做勻速圓周運動需要的向心力減小，所以地球赤道處的重力加速度增大。故C錯誤；D．月球繞著地球做勻速圓周運動，故有G化簡得G月球以每年3.8厘米的速度遠離地球，則地月間距增加，月球繞地球做圓周運動的角速度將減小。故D正確。故選D。15．C【詳解】A.同步衛(wèi)星運行軌道為位于地球赤道平面上空圓形軌道，軌道固定不變，故A項錯誤；B.因為同步衛(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即同步衛(wèi)星周期T為一定值，根據(jù)GMmr2=mr4C.第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是最大的圓周運動的環(huán)繞速度．而同步衛(wèi)星的軌道半徑要大于近地衛(wèi)星的軌道半徑，所以同步衛(wèi)星運行的線速度一定小于第一宇宙速度，故C項正確；D.因為同步衛(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即周期相同，由公式ω=216．C【詳解】A．地球同步衛(wèi)星即地球同步軌道衛(wèi)星，又稱對地靜止衛(wèi)星，是運行在地球同步軌道上的人造衛(wèi)星，同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以同步衛(wèi)星是相對地球靜止的衛(wèi)星，因做圓周運動，則處于不平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．地球表面向心加速度a=GMR2=9.8m/sC．它的周期是24h，且軌道平面與赤道平面重合，故C正確；D．地球同步衛(wèi)星在軌道上的繞行速度約為3.1km/s，小于7.9km/s，故D錯誤；17．C【詳解】AB．由于衛(wèi)星a與衛(wèi)星b質(zhì)量未知，所以無法確衛(wèi)星a的機械能與衛(wèi)星b的機械能的關(guān)系，故選項AB錯誤；CD．根據(jù)萬有引力提供環(huán)繞天體的向心力，GMmr2=ma18．B【詳解】所有的地球同步衛(wèi)星的必要條件之一：是它們的軌道都必須位于地球的赤道平面內(nèi)，且軌道高度和速度是確定的，同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，由萬有引力等于向心力，由向心力公式知