以下是高一物理同步卫星的一些题目:
1. 已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6.6倍,地球赤道上的重力加速度约为9.8m/s²,同步卫星的向心加速度与赤道上的重力加速度之比约为多少?
2. 某卫星在离地面高度为h的圆形轨道上运行,地球质量为M,半径为R,卫星质量为m,万有引力常量为G,求:
(1)该卫星运行的线速度多大?
(2)该卫星运行的周期多大?
3. 已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6.6倍,地球表面的重力加速度为g,地球的第一宇宙速度为v,求该同步卫星线速度的大小。
4. 某星球的平均密度是地球的n倍,半径是地球的m倍,在星球表面附近绕该星球运动的卫星的运行速度是多大?
5. 已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6.6倍,地球表面重力加速度为g,地球第一宇宙速度为v,某行星的同步卫星距行星表面高度为行星半径的2.5倍,行星的第一宇宙速度多大?
以上题目涵盖了高一物理中关于同步卫星的基本概念、运动学公式和万有引力定律的应用,难度适中。
注意:以上题目中的数据均为假设值,实际数值需要根据题目所给条件和公式进行计算。
【例题】
在地球赤道上空某高度处,一颗质量为m的卫星,在离地面高度为h的圆轨道上运行。已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g。求:
(1)卫星绕地球运行的周期;
(2)卫星在圆轨道上运行时向心加速度的大小;
(3)若卫星绕地球运行时,突然发生故障而坠落到地面,求坠落过程中卫星的机械能变化量。
【分析】
(1)根据万有引力提供向心力,列式求解周期;
(2)根据向心加速度的公式求解;
(3)根据机械能守恒定律求解机械能变化量。
【解答】
(1)根据万有引力提供向心力有:$G\frac{Mm}{(R + h)^{2}} = m\frac{4\pi^{2}}{T^{2}}(R + h)$,解得:$T = 2\pi\sqrt{\frac{(R + h)^{3}}{GM}}$
(2)根据向心加速度的公式有:$a = \frac{4\pi^{2}(R + h)}{T^{2}}$
(3)卫星坠落过程中只有重力做功,机械能守恒,所以机械能变化量为零。
【说明】本题考查了万有引力定律的应用和向心加速度公式的应用,属于基础题。解题时要注意向心加速度公式的适用条件是匀速圆周运动。同时要注意卫星坠落过程中只有重力做功,机械能守恒。