《人教版（2019）高中物理必修第二册》7.4.2地球同步卫星 （知识小站+例题精析+课堂练兵） 讲义

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高中物理人教版（2019）必修第二册同步讲练测
第七章 万有引力与宇宙航行
7.4.2 地球同步卫星
知识点 1：地球同步卫星的概念与特点
所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨
道上，且绕地球运动的周期等于地球的自转周期，即 T=24h=86400s，离地面高度:
h ≈ 3.6 ×104km
，同步卫星的轨道一定在赤道平面内，并且只有一条.所有同步卫星都在
这条轨道上，以大小相同的线速度，角速度和周期运行着，运行的速率一定，一般
v=3.1×103m/s
。
知识点 2：人造地球卫星的发射与变轨
1.人造卫星的发射过程
① 为了节省能量，将卫星发射到近地圆轨道Ⅰ上；
② 在 A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进
入椭圆轨道Ⅱ；
③在B点再次点火加速卫星进入圆形轨道Ⅲ。
1
2.卫星变轨的实质：卫星的速度的变化导致
F万≠ Fn
，引起轨道改变。卫星速度
v
增大，
则
F万<Fn
，做离心运动，进入高轨道，稳定运行时速度变小；卫星速度
v
减小，则
F万>Fn
，做向心运动，进入低轨道，稳定运行时速度变大。
例1.已知地球表面的重力加速度为 g，地球半径为 R，地球自转周期为 T，试求地球同步卫星轨道距
地面的高度。
.【答案】 解：对地球表面的物体：
；
对同步卫星：
Gm′M
r2＝m′4π2
T2r
其中 r=h+R
解得
ℎ=3
√
g R2T2
4π2− R
例2.我国预计于 2022 年建成自己的空间站。假设未来我国空间站绕地球做匀速圆周运动时离地面
的高度为同步卫星离地面高度的
1
8
，已知同步卫星到地面的距离为地球半径的 6倍，地球的半径
为R，地球表面的重力加速度为 g。求：空间站做匀速圆周运动的线速度大小。
【答案】 解：设地球的质量为 M，空间站的质量为 m，当空间站在地球表面上时，重力与万有引
力相等，则有：
mg=GMm
R2
由题意可知空间站的轨道半径为：
r=R+1
8×6R=7
4R
空间站绕地球运行时，万有引力提供向心力，则有：
GMm
r2=mv2
r
联立以上各式可得空间站的线速度为：
v=
√
4gR
7
2
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