人造卫星、同步卫星的特点，同步卫星、近地卫星和地面物体的比较

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一、人造地球卫星 同步卫星的特点

(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图2所示.

(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.

2.近地卫星

(1)v1＝7.9 km/s；T＝85 min.

(2)7.9 km/s和85 min分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期.

3.同步卫星

(1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期.

(2)特点

①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h.

②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东.

③定高度：h＝≈3.58×104 km≈6R.

④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变.

⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.

例1、(多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是(　　)

A.同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍

B.同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的n(1)

C.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的n(1)

D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的n(1)(忽略地球的自转)

例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地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度为5 000～15 000 km，则下列说法正确的是(　　)

A.中地球轨道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.中地球轨道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

答案　C
二、同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较

1.同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，即都满足(GMm)/r2＝m(v2)/r＝mω2r＝m(4π2)r/T2＝man.由上式比较各运动量的大小关系，即r越大，v、ω、an越小，T越大.

2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v＝ωr，an＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.

例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

例4　(2018·四川凉山州木里中学高一下期中)如图5所示，A是地球赤道上随地球自转的物体，其向心加速度大小为a1，线速度大小为v1；B是绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，其向心加速度大小为a2，线速度大小为v2；C是地球同步卫星，其轨道半径为r.已知地球半径为R，下列关于A、B的向心加速度和线速度的大小关系正确的是(　　)

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