Question

16．如图所示，a是地球赤道上随地球一起转动的物体，b、c、d是人造地球卫星，b在近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，则有（　　）

• A． a的向心加速度等于重力加速度g
• B． 在相同时间内b转过的弧长最长
• C． c在4h内转过的圆心角是$\frac{π}{3}$
• D． d的运动周期有可能是30h

Answer 1

分析 同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，根据a=ω²r比较a与c的向心加速度大小，再比较c的向心加速度与g的大小．根据万有引力提供向心力，列出等式得出角速度与半径的关系，分析弧长关系．根据开普勒第三定律判断d与c的周期关系．

解答 解：A、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，
根据a=ω²r知，c的向心加速度大于a的向心加速度．
由$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=mg，
得g=$\frac{GM}{{r}^{2}}$，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，
则c的向心加速度小于b的向心加速度，
而b的向心加速度约为g，所以知a的向心加速度小于重力加速度g．故A错误；
B、由$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，
得v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$，卫星的半径越大，速度越小，所以b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长．故B正确；
C、c是地球同步卫星，周期是24h，则c在4h内转过的圆心角是$\frac{π}{3}$．故C正确；
D、由开普勒第三定律$\frac{{r}^{3}}{{T}^{2}}$=k知，卫星的半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h．故D正确；
故选：BCD．

点评 对于卫星问题，要建立物理模型，根据万有引力提供向心力，分析各量之间的关系，并且要知道同步卫星的条件和特点．