专题9 同步卫星及其综合问题 跟踪练习 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

专题9 同步卫星及其综合问题 跟踪练习 基础强化练 一、选择题: 1.地球同步卫星与地心的距离为r，运动速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，已知地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，则下列关系式正确的是(　　) A．M＝ B．a1r2＝a2R2 C．Rv1＝rv2 D．v2＝ 2.如图所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统．其中有静止轨道同步卫星和中轨道地球卫星．已知中轨道地球卫星的轨道高度为5 000～15 000 km，则下列说法正确的是(　　) A．中轨道地球卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度 B．上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s C．中轨道地球卫星绕地球一圈的时间小于24小时 D．静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空 3.如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星．三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则(　　) A．ωA＝ωC<ωB B．TA＝TC<TB C．vA＝vC<vB D．aA＝aC>aB 4. 如图所示，北斗问天，国之夙愿．我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍．与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星(　　) A．周期大 B．线速度大 C．角速度大 D．加速度大 5．我国使用长征三号乙(CZ－3B)运载火箭，在西昌卫星发射中心成功发射了一颗亚太6C同步通信卫星．它的发射正为国家“一带一路”倡议提供更多支持．关于这颗卫星，下列说法正确的是(　　) A．在轨速度等于第一宇宙速度 B．加速度等于地面重力加速度 C．可以通过江苏淮安的正上方 D．运行周期等于地球的自转周期 6.北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星构成，某北斗卫星属于地球静止轨道卫星，该卫星(　　) A．可以经过南通地区上空 B．绕地球运行的速度比月球绕地球运行的速度小 C．卫星中物体处于完全失重状态，不受重力作用 D．线速度小于地球的第一宇宙速度 7．关于“亚洲一号”地球同步通信卫星，下述说法正确的是(　　) A．若将它的质量增为原来的2倍，其同步轨道半径变为原来的2倍 B．它的运行速度大于7.9 km/s，它处于完全失重状态 C．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播 D．它的周期是24 h，其轨道平面与赤道平面重合且距地面高度一定 8．“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心成功发射升空．与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380 km的圆轨道上飞行，则下列说法不正确的是(　　) A．角速度小于地球自转角速度 B．线速度小于第一宇宙速度 C．周期小于地球自转周期 D．向心加速度小于地面的重力加速度 能力综合练 一、选择题: 9．如图所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是(　　) A．ωA>ωB>ωC B．vB>vA>vC C．FA>FB>FC D．TA>TC>TB 10．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比(　　) A．距地面的高度变小 B．向心加速度变小 C．线速度变大 D．角速度变大 11．在地球观测组织(GEO)全会期间举办的“中国日”活动上，我国正式向国际社会免费开放共享我国新一代地球同步静止轨道气象卫星“风云四号”和全球第一颗二氧化碳监测科学实验卫星(简称“碳卫星”)的数据．“碳卫星”是绕地球极地运行的卫星，在离地球表面700 km的圆轨道对地球进行扫描，汇集约140天的数据可制作一张无缝隙全球覆盖的二氧化碳监测图，下列有关这两颗卫星的说法正确的是(　　) A．“风云四号”卫星的向心加速度大于“碳卫星”的向心加速度 B．“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”的线速度 C．“碳卫星”的运行轨道理论上可以和地球某一条经线重合 D．“风云四号”卫星的线速度大于第一宇宙速度 尖子生选练 12．土星外层有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系，则下列判断正确的是(　　) A．若v2∝R，则该层是土星的卫星群 B．若v∝R，则该层是土星的一部分 C．若v∝，则该层是土星的卫星群 D．若v2∝，则该层是土星的一部分 参考答案： 1.答案　A 2.答案　C解析　地球同步卫星位于赤道上方高度约为36 000 km处，所以r同>r中，由＝m，得v＝，故v中>v同，A、D错误；两种卫星的轨道半径均大于地球的半径，运行速度均小于7.9 km/s，B错误；由＝m()2r得T＝，故T中<T同＝24 h，C正确． 3.答案　A解析　同步卫星与地球自转同步，故TA＝TC，ωA＝ωC，由v＝ωr及an＝ω2r得vC>vA，aC>aA，对同步卫星和近地卫星，根据＝m＝mω2r＝mr＝man，知vB>vC，ωB>ωC，TB<TC，aB>aC.故可知vB>vC>vA，ωB>ωC＝ωA，TB<TC＝TA，aB>aC>aA.选项A正确，B、C、D错误． 4.答案　A解析　根据万有引力提供向心力有G＝m()2r、G＝m、G＝mω2r、G＝ma可知T＝2π、v＝、ω＝、a＝，因为地球静止轨道卫星的轨道半径大于近地轨道卫星的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的周期大、线速度小、角速度小、向心加速度小，故选项A正确． 5.答案　D解析　由万有引力提供向心力G＝m，解得v＝，同步卫星轨道半径大于近地卫星的轨道半径，所以同步卫星在轨速度不等于第一宇宙速度，A错误；由万有引力提供向心力得G＝ma，解得a＝，同步卫星轨道半径大于地球半径，所以加速度不等于地面重力加速度(近地)，B错误；同步卫星是人造卫星，绕地球转动周期和地球自转同步，位于赤道上方，所以不会通过江苏淮安的正上方，C错误；同步卫星转动和地球自转同步，运行周期等于地球的自转周期，D正确． 6.答案　D解析　地球静止轨道卫星必须定位于赤道上空，A错误；根据G＝m，解得v＝，月球绕地球运行的轨道半径大于地球静止轨道卫星的轨道半径，卫星绕地球运行的速度比月球绕地球运行的速度大，B错误；卫星中物体处于完全失重状态，仍受重力作用，C错误；第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大速度，而地球静止轨道卫星的轨道半径比地球的半径大，故地球静止轨道卫星的线速度小于第一宇宙速度，D正确． 7.答案　D解析　地球同步卫星距离地球的高度约为36 000 km，与质量无关，故A错误；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是物体绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度．同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，根据v＝，可知同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；同步卫星都在赤道上空，轨道平面与赤道平面重合，所以同步卫星不可能经过北京的正上方，故C错误；根据万有引力提供向心力G＝m(R＋h)，解得h＝－R，可知周期一定，则距地面高度一定，故D正确． 8.答案　A解析　由万有引力提供向心力得G＝m(R＋h)ω2＝m＝m(R＋h)＝man，解得v＝，ω＝，T＝，an＝，由题意可知，“天舟一号”的离地高度小于同步卫星的离地高度，则“天舟一号”的角速度大于同步卫星的角速度，也大于地球的自转角速度，“天舟一号”的周期小于地球的自转周期，选项A错误，C正确；第一宇宙速度大小为，可知“天舟一号”的线速度小于第一宇宙速度，选项B正确；由地面的重力加速度g＝可知，“天舟一号”的向心加速度小于地面的重力加速度，选项D正确． 9.答案　B解析　A、C的角速度相等，由G＝mω2r，得ω＝，可知A的角速度小于B的角速度，因而ωC＝ωA<ωB，故A错误；A、C的角速度相等，由v＝ωr可知，vC<vA，对于卫星A、B，根据G＝m得v＝，可知vA<vB，因而vB>vA>vC，故B正确；两颗卫星和物体C的质量都相同，由F＝G知，轨道半径越大，万有引力越小，故FA<FB<FC，故C错误；卫星A为同步卫星，周期与物体C周期相等，又由万有引力提供向心力，即G＝m2r，T＝2π，则A的周期大于B的周期，即TC＝TA>TB，故D错误． 10.答案　B解析　设同步卫星的质量为m，轨道半径为r，地球的质量为M，地球同步卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G＝mr，解得T＝2π，由题意知，地球自转在逐渐变慢，地球自转周期T变大，同步卫星绕地球做圆周运动的周期T变大，则同步卫星的轨道半径r增大，同步卫星距地面的高度变大，故A错误；地球同步卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G＝ma，解得向心加速度a＝，由于r变大，则向心加速度a变小，故B正确；地球同步卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G＝m，解得v＝，由于r变大，则线速度v变小，故C错误；同步卫星做圆周运动的角速度ω＝，由于周期T变大，则角速度ω变小，故D错误． 11.答案　B解析　“风云四号”卫星是地球同步卫星，其运行的轨道半径大于“碳卫星”的轨道半径，由an＝可知其向心加速度小于“碳卫星”的向心加速度，选项A错误；由v＝可知，“风云四号”卫星的线速度小于“碳卫星”的线速度，选项B正确；“碳卫星”的运行轨道是过地心及地球两极的固定平面，而地球的经线是随地球不断转动的，所以“碳卫星”的运行轨道不可能和地球某一条经线重合，选项C错误；“风云四号”卫星的轨道半径大于地球的半径，则其线速度小于第一宇宙速度，选项D错误． 12.答案　B解析　若外层的环是土星的一部分，则它们各部分转动的角速度ω相等，由v＝ωR知v∝R，B正确，D错误；若是土星的卫星群，则由G＝m，得v2∝，故A、C错误． 学科网（北京）股份有限公司 $