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气象卫星是用来拍摄云层照片,观测气象资料和测量气象数据的.我国先后自行成功研制和发射了“风云一号”和“风云二号”两颗气象卫星.“风云一号”卫星轨道与赤道平面垂直,通过两极,每12小时巡视地球一周,称为“极地圆轨道”.“风云二号”气象卫星轨道为“地球同步轨道”,则“风云一号”卫星比“风云二号”卫星(  )
分析:风云二号卫星为地球同步轨道卫星,故周期为24h,“风云一号”卫星是极地卫星,周期为12h,根据G
Mm
r2
=m
4π2
T2
r
得到周期与半径的关系式,由此可知周期越大,轨道半径越大,卫星离地面越高.卫星运行时万有引力提供向心力,可根据牛顿第二定律得到轨道半径、向心加速度以及线速度的大小关系,根据这个关系再讨论即可.
解答:解:风云二号卫星为地球同步轨道卫星,周期为24h,“风云一号”卫星是极地卫星,周期为12h,根据G
Mm
r2
=m
4π2
T2
r
得到T=2π
r3
GM
,则得知,“风云一号”的轨道半径较小.
A、向更高轨道发射卫星需要克服重力做更多的功,故高轨道卫星比低轨道的卫星需要更大的发射速度,“风云一号”卫星比“风云二号”卫星轨道高度小,所以发射速度小,故A错误.
B、据G
Mm
r2
=m
v2
r
得,v=
GM
r
,即轨道半径越大,线速度越小,“风云一号”卫星比“风云二号”卫星轨道高度小,所以线速度大,故B错误.
C、“风云二号”卫星是同步卫星,相对地球静止,观测的区域是固定的不变的,而“风云一号”卫星是极地卫星,观测的区域是全球范围,故“风云一号”卫星观测区域比“风云二号”卫星观测区域大.故C错误;
D、由万有引力提供向心加速度G
Mm
r2
=ma,得a=
GM
r2
,即轨道半径越大,向心加速度越小,“风云一号”卫星比“风云二号”卫星轨道高度小,向心加速度大,故D正确.
故选D.
点评:本题主要考查万有引力提供向心力的关系公式,要注意能够根据题意选择恰当的向心力的表达式,根据关系公式推导出速度、周期公式等表达式,再根据半径关系进行讨论.
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