Question

5．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示．则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）

• A． 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
• B． 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
• C． 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
• D． 卫星在轨道1上的周期大于它在轨道3上的周期

Answer 1

分析 根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、和向心力的表达式进行讨论即可
卫星做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速．

解答 解：A、卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，解得：v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$，由于卫星在轨道3上的半径大于在轨道1上的半径，则卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误；
B、卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=mω²r，解得：ω=$\sqrt{\frac{GM}{{r}^{3}}}$，由于卫星在轨道3上的半径大于在轨道1上的半径，则卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度，故B正确；
C、卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=ma，解得：a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$，在Q点轨道半径r相同，卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点在轨道1上的加速度，故C错误；
D、卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$（\frac{2π}{T}）^{2}$r，解得：T=2π$\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$，由于卫星在轨道3上的半径大于在轨道1上的半径，则卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上的周期，故D错误；
故选：B．

点评 本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供提供向心力是解题的关键，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题．