天體運動中衛星運行參量的分析與比較的速解規律及公式
1.衛星的各物理量隨半徑的變化規律
2.極地衛星和近地衛星
(1)極地衛星運行時每圈都經過南北兩極,由於地球自轉,極地衛星可以實現全球覆蓋.
(2)近地衛星是在地球表面附近環繞地球做勻速圓周運動的衛星,其運行的軌道半徑可近似認為等於地球的半徑,其運行線速度約為7.9 km/s.
(3)兩種衛星的軌道平面一定通過地球的球心.
3.同步衛星的六個「一定」
經典例題:[2018全國1,20,6分]
2017年,人類第一次直接探測到來自雙中子星合併的引力波.根據科學家們復原的過程,在兩顆中子星合併前約100 s時,它們相距約400 km,繞二者連線上的某點每秒轉動12圈,將兩顆中子星都看作是質量均勻分布的球體,由這些數據、萬有引力常量並利用牛頓力學知識,可以估算出這一時刻兩顆中子星( )
A. 質量之積
B. 質量之和
C. 速率之和
D. 各自的自轉角速度
【解析】雙中子星做勻速圓周運動的頻率f=12Hz(周期T=1/12s),由萬有引力等於向心力,可得
選項B正確A錯誤;由v1=ωr1=2πf r1,v2=ωr2=2πf r2,聯立解得:v1+ v2=2πf r,選項C正確;不能得出各自自轉的角速度,選項D錯誤.
【答案】BC
經典例題:[2018北京,17,6分]
若想檢驗「使月球繞地球運動的力」與「使蘋果落地的力」遵循同樣的規律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗證
A. 地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/60^2
B. 月球公轉的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/60^2
C. 自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6
D. 蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60
【解析】若想檢驗「使月球繞地球運動的力」與「使蘋果落地的力」遵循同樣的規律——萬有引力定律,則應滿足GMm/r2=ma,即加速度a與距離r的平方成反比,由題中數據知,選項B正確,其餘選項錯誤.
【答案】B
經典例題:[2018天津,6,6分]
2018年2月2日,我國成功將電磁監測試驗衛星「張衡一號」發射升空,標誌我國成為世界上少數擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛星的國家之一.通過觀測可以得到衛星繞地球運動的周期,並已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度.若將衛星繞地球的運動看作是勻速圓周運動,且不考慮地球自轉的影響,根據以上數據可以計算出衛星的
A.密度
B.向心力的大小
C.離地高度
D.線速度的大小
【解析】 衛星做圓周運動的向心力由萬有引力提供,則有
【答案】 CD