题目内容

7.将卫星发射至近地圆轨道1,然后再次点火,将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点,2、3相切于P点,M、N为椭圆轨道短半轴的端点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时(如图所示),以下说法正确的是(  )
A.在三条轨道中周期从大到小的顺序是3轨道、1轨道、2轨道
B.在三条轨道中速率最大的时刻为经过2轨道的Q点,速率最小的时刻为经过2轨道上P点
C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D.卫星在轨道2上从M-P-N运动所需的时间等于从N-Q-M的时间

分析 根据人造卫星的万有引力等于向心力,列式求出线速度、角速度、和向心力的表达式进行讨论即可
卫星做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力,所以应给卫星加速

解答 解:A、卫星绕中心天体做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,得$T=2π\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$,则半径大的周期大,
轨道3半径比轨道2,轨道2大于轨道1,所以卫星在轨道3上的周期大于轨道2的周期大于在轨道1上的周期,故A错误.
B、从轨道1到轨道2,卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动,要实现这个运动必须使卫星所需向心力大于万有引力,所以应给卫星加速,增加所需的向心力.所以在轨道2上Q点的速度大于轨道1上Q点的速度.在轨道2上P点的速度小于轨道3上P点的速度,根据v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$得卫星在轨道3上线速度小于卫星在轨道1上线速度,
所以在轨道2上P点的速度小于卫星在轨道1上线速度,故B正确;
C、卫星运行时只受万有引力,加速度a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$,所以卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度,C错误;
D、近地点速度大,远地点速度小,则在轨道2上从M-P-N运动所需的时间小于从N-Q-M的时间,则D错误
故选:B

点评 本题关键抓住万有引力提供向心力,先列式求解出线速度和角速度的表达式,再进行讨论.
知道知道卫星变轨的原理,卫星通过加速或减速来改变所需向心力实现轨道的变换.

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