第06讲 卫星通信模型--2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过 模块6 万有引力与航天各模块大招 第06讲 卫星通信模型 （原卷版） 目录 【内容一】 简单图象 不能通信的时间间隔？（一） 1 【内容二】 不能通信的时间间隔？（二） 2 技巧总结 卫星通信模型 技巧总结 内容一：简单图象 不能通信的时间间隔？ 是的外角 内容二：不能通信的时间间隔？ 故 例题演练 例1、我国的“天链一号”卫星是地球同步卫星，可为中低轨道卫星提供数据通讯，“天链一号”卫星4、赤道平面内的低轨道卫星b，地球的位置关系如图所示，O为地心，地球相对卫星a、b的张角分别为和（图中未标出），卫星a的轨道半径是b的9倍，且均绕地球同向运行，已知卫星。的周期为T，在运行过程中由于地球的遮挡，卫星b会进入卫星Q通讯的盲区，卫星间的通讯信号视为沿直线传播，信号传输时间可忽略，下列分析正确的是 A．卫星a、b的速度之比为1： 9 B．卫星b星的周期为 C．卫星b每次在盲区运行的时间为 D．卫星b每次在盲区运行的时间为 解：A.设卫星a、b的轨道半径分别为r1和r2．地球半径为R．根据万有引力提向心力： 解得：所以卫星a、b的速度之比为1：3.故A错误. B.由根据万有引力提向心力： 可得：可得：r1＝9r2则得卫星b星的周期为.故B正确. CD.如图所示： A、B是卫星盲区两个边缘位置，由几何知识可得：∠AOB＝θ1+θ2 则有： 解得b每次在盲区运行的时间为：故C正确，D错误. 例2．已知地球半径R=6390km、自转周期T=24h、表面重力加速度g=9.8m/s2，电磁波在空气中的传播速度c=3×108m/s，不考虑大气层对电磁波的影响．要利用同一轨道上数量最少的卫星，实现将电磁波信号由地球赤道圆直径的一端传播到该直径的另一端的目的，则( ) A．卫星数量最少为2颗 B．信号传播的时间至少为8.52×10-2s C．卫星运行的最大向心加速度为4.9m/s2 D．卫星绕地球运行的周期至少为24h 解：试题分析：有几何关系判断需要的卫星的颗数；由几何关系判断出卫星之间的位置，然后由万有引力提供向心力求出卫星的轨道半径，由x=vt求出运动的时间，由万有引力定律求出卫星的向心加速度与周期． 由几何关系可知，过圆的直径的两端的切线是平行的，所以1颗卫星不可能完成将电磁波信号由地球赤道圆直径的一端传播到该直径的另一端的目的，但两颗或两颗以上的卫星接力转播可以实现，所以需要的卫星的最小数目是2颗，A正确；使用2颗卫星传播时，可能有两种情况，如图： 通过图中的比较可知，轨道上有三颗卫星时，将电磁波信号由地球赤道圆直径的一端传播到该直径的另一端的路程更长，则轨道上有三颗卫星时，将电磁波信号由地球赤道圆直径的一端传播到该直径的另一端的时间长．由几何关系可知，在图2中，信号由A→1→2→B的路程的长度为4R，则信号传播的时间：，B正确；由图2可知，该卫星对应的半径：，卫星的向心加速度，而地球表面的重力加速度：，所以：，C正确；同步卫星的周期为24h，而该卫星的半径，结合：可知，该卫星的周期小于24h．故D错误． 例3．如图，赤道上空有2颗人造卫星A、B绕地球做同方向的匀速圆周运动，地球半径为，卫星A、B的轨道半径分别为、，卫星B的运动周期为，某时刻2颗卫星与地心在同一直线上，两颗卫星之间保持用光信号直接通信，则（　　） A．卫星A的加速度小于B的加速度 B．卫星A、B的周期之比为 C．再经时间，两颗卫星之间的通信将中断 D．为了使赤道上任一点任一时刻均能接收到卫星A所在轨道的卫星的信号，该轨道至少需要3颗卫星 解：A．根据解得可知A的加速度大于B的加速度，故A错误； B．根据解得可得故B正确； C．由题意可知当卫星A与B的连线与地球相切时信号将中断，由几何关系可知此时AB卫星的距离为，角度关系为（为卫星A，B与地心连线的夹角） 联立，由数学知识可求得故C正确； D．对于同步卫星来讲，由于赤道的角度为，而一颗卫星能覆盖，故要有3颗，才能全部覆盖地球表面，同步卫星据地心的距离大约7R，而卫星A的轨道半径为，覆盖的范围比同步卫星还要小，因此至少需要3颗以上才可以，故D错误。故选BC。 例4．我国的“天链一号”卫星是地球同步轨道卫星，可为载人航天器及中低轨道卫星提供数据通讯。如图为“天链一号”卫星、赤道平面内的低轨道卫星和地球的位置关系示意图，为地心，卫星相对地球的张角分别为和（图中未标出），卫星的轨道半径是的4倍。已知卫星绕地球同向运行，卫星的周期为，在运行过程中由于地球的遮挡，卫星会进入与卫星通讯的盲区。卫星间的通讯信号视为沿直线传播，信号传输时间可忽略，下列分析正确的是（ ） A．张角和满足 B．卫星的周期为 C．卫星每次在盲区运行