专题13 同步卫星和近地卫星问题分析 2020-2021高一物理下学期期末专题复习训练（人教版必修2）（解析版）

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专题 13 同步卫星和近地卫星问题分析
一、单选题
1．2020 年11 月23 日，第十一届中国卫星导航年会在成都召开。大会围绕着导航技术、导航应用
开展议程。我国北斗中圆地球轨道卫星，轨道离地高度 。美国 导航卫星在轨的运
行周期约为 12 小时。已知地球同步卫星离地高度约 ，地球的半径为 ，若北斗
中圆地球轨道卫星和美国 导航卫星的质量相同，北斗中圆地球轨道卫星在轨运行时的速度大
小为 ，美国 导航卫星在轨运行时的速度大小为 ，已知 ，则 约为（　　）
A．0.81 B．0.98 C．1.11 D．2.03
【答案】B
【解析】设地球同步卫星的轨道半径为 r，则根据开普勒第三定律得
得到 导航卫星轨道半径
由
知
只有选项 B正确 ACD 错误。
故选 B。
2．关于地球同步通讯卫星，下述说法正确的是（　　）
A．同步通讯卫星上的物体处于超重状态
B．它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间
C．地球同步通讯卫星的轨道是唯一的(赤道上方一定高度处)
D．它可以通过北京的正上方
【答案】C
【解析】A．同步卫星上的物体处于完全失重状态，故 A错误；
B．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是绕地球做圆周运动的最大环绕速度，而同步卫星的
轨道半径大于近地卫星的轨道半径，由
1
得
可知同步卫星的线速度小于第一宇宙速度，故 B错误；
CD．根据
因为周期一定，所以同步卫星的轨道半径为定值，所以同步卫星距离地面的高度是一定的，运行
轨道位于地球赤道平面上的圆形轨道，故 C正确，D错误。
故选 C。
3．2020 年8月1日，北斗全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行，宣布北斗系
统正式开通。北斗卫星导航系统有“同步卫星”“倾斜轨道同步卫星”和“中轨道卫星”三类，
由55 颗导航卫星共同组成。其中，a、b、c三颗卫星的轨道如图所示，则下列说法中正确的是（
）
A．b、c卫星的运行速率相等，且大于 a卫星的运行速率
B．若 c卫星轨道倾角合适，可定位于北京上空，相对地面静止
C．a、b、c三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止
D．a卫星所受地球引力一定大于 b、c两颗卫星所受地球引力
【答案】C
【解析】A．根据牛顿第二定律得
解得
所以 b、c卫星的运行速率相等，且小于 a卫星的运行速率。A错误；
B．相对地面静止的卫星为地球同步卫星，其轨道平面应与赤道平面共面，而北京远离赤道，所以
2
不可能定位于北京。B错误；
C．因为中国在赤道以北，所以 a、b、c三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止。C正
确；
D．因为三卫星的质量关系不确定，所以无法比较其万有引力大小。D错误。
故选 C。
4．地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为 F1，向心加速度为 a1，线速度为 v1，角速
度为 ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为 F2，向心加速度
为a2，线速度为 v2，角速度为 ω2；地球的同步卫星所受的向心力为 F3，向心加速度为 a3，线速度
为v3，角速度为 ω3；地球表面的重力加速度为 g，第一宇宙速度为 v，假设三者质量相等，则（　
）
A．F1=F2>F3B．a1>a2=g>a3
C．v=v2>v3>v1D．ω1<ω3<ω2
【答案】C
【解析】地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同，角速度相同，即
ω1=ω3
根据关系式 v=ωr和a=ω2r可知
v1＜v3
a1＜a3
人造卫星和地球同步卫星都围绕地球转动，它们受到的地球的引力提供向心力，即
可得
可见，轨道半径大的线速度、向心加速度和角速度均小，即
v2>v3
a2>a3
ω2>ω3
绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）的线速度就是第一宇宙速度，即
v2=v
其向心加速度等于重力加速度，即
3
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