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地球半径为R,地面重力加速度为g,地球自转周期为T,地球同步卫星高度为h,则此卫星线速度大小为(  )
R2g
R+h
  ②
(R+h)g
  ③
2π(R+h)
T
  ④
(R+h)2
T
分析:根据万有引力提供向心力故G
Mm
r2
=m
v2
r
可知要求线速度v需要知道同步卫星运行的轨道半径r,而r=R+h,另外需要知道地球的质量M,在知道地球表面重力加速度为g的情况下可以利用黄金代换公式mg=G
Mm
R2
表示出GM,从而求出地球同步卫星的线速度的大小.
另外根据线速度的定义式v=
2πr
T
可以表示出地球同步卫星的线速度的大小.
解答:解:地球同步卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力故G
Mm
r2
=m
v2
r

而r=R+h
在地球表面有:mg=G
Mm
R2

联立以上三式可得地球同步卫星的线速度大小为v=
gR2
R+h
,故①正确,而②错误.
由于地球同步卫星的运动周期等于地球自转的周期,故地球同步卫星的运动周期等于T,
所以地球同步卫星的线速度大小为v=
2π(R+h)
T
.故③正确,④错误.
故选:C.
点评:本题考查了万有引力提供向心力公式,黄金代换公式,同步卫星的特点和线速度的定义式,是一道不可多得的好题.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

一空间站因不能保障其继续运行,在地面指挥系统的操纵下坠入太平洋海面.设空间站的总质量为m,在离地面高度为h的圆轨道上绕地球做运色圆周运动.坠落时,地面指挥系统时空间站在极短时间内向前喷出部分高速气体,使其速度瞬间变小,然后在万有引力作用下下坠,设喷出气体的质量为0.01m,喷出速度为空间站原来速度的19倍,下坠过程中外力对空间站做的重功为W,求:
(1)空间站在规道上做匀速圆周运动的线速度;
(2)空间站落在太平洋海面上的速度(已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R)

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科目:高中物理 来源: 题型:

某一物体在地球表面用弹簧秤称得重160N.把该物体放在航天器中,若航天器以加速度a=g/2(g为地球表面的重加速度)垂直地面上升,这时再用同一弹簧秤称得物体的视重为90N.忽略地球自转的影响,已知地球半径为R,求此航天器距地面的高度h=
3R
3R

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科目:高中物理 来源: 题型:

①(供选学物理1-1的考生做)
2010年10月1日18点59分57秒我国发射了嫦娥二号探月卫星,如图所示,其中A为嫦娥二号卫星,它绕月球O运行的轨道可近似看作圆.嫦娥二号卫星运行的轨道半径为r,月球的质量为M.已知万有引力常量为G.求:
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(1)嫦娥二号卫星做匀速圆周运动的向心加速度大小;
(2)嫦娥二号卫星绕月运行的周期.
②(供选学物理3-1的考生做)
如图所示,A 是地球的同步卫星,其轨道位于赤道平面内,相对地面静止,具有很高的应用价值. 已知地球半径为R,地球自转角速度为ω 0,地球表面的重 力加速度为g,万有引力常量 为 G,O 为地 球的球 心. 求:
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(1)地球的近似质量;
(2)同步卫星离地面的高度.

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科目:高中物理 来源:西城区模拟 题型:问答题

①(供选学物理1-1的考生做)
2010年10月1日18点59分57秒我国发射了嫦娥二号探月卫星,如图所示,其中A为嫦娥二号卫星,它绕月球O运行的轨道可近似看作圆.嫦娥二号卫星运行的轨道半径为r,月球的质量为M.已知万有引力常量为G.求:

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(1)嫦娥二号卫星做匀速圆周运动的向心加速度大小;
(2)嫦娥二号卫星绕月运行的周期.
②(供选学物理3-1的考生做)
如图所示,A 是地球的同步卫星,其轨道位于赤道平面内,相对地面静止,具有很高的应用价值. 已知地球半径为R,地球自转角速度为ω 0,地球表面的重 力加速度为g,万有引力常量 为 G,O 为地 球的球 心. 求:

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(1)地球的近似质量;
(2)同步卫星离地面的高度.

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科目:高中物理 来源:2011年北京市西城区高考物理模拟试卷(解析版) 题型:解答题

①(供选学物理1-1的考生做)
2010年10月1日18点59分57秒我国发射了嫦娥二号探月卫星,如图所示,其中A为嫦娥二号卫星,它绕月球O运行的轨道可近似看作圆.嫦娥二号卫星运行的轨道半径为r,月球的质量为M.已知万有引力常量为G.求:

(1)嫦娥二号卫星做匀速圆周运动的向心加速度大小;
(2)嫦娥二号卫星绕月运行的周期.
②(供选学物理3-1的考生做)
如图所示,A 是地球的同步卫星,其轨道位于赤道平面内,相对地面静止,具有很高的应用价值. 已知地球半径为R,地球自转角速度为ω ,地球表面的重 力加速度为g,万有引力常量 为 G,O 为地 球的球 心. 求:

(1)地球的近似质量;
(2)同步卫星离地面的高度.

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