Question

19．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图所示）则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，以下说法正确的是（　　）

• A． 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
• B． 卫星在轨道3上的周期小于在轨道2上的周期
• C． 卫星在轨道1上的经过Q点时速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率
• D． 卫星在轨道2上的经过P点时加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度

Answer 1

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，
$\frac{GMm}{{r}^{2}}$=m$\frac{{v}^{2}}{r}$=ma=m$\frac{{4π}^{2}}{{T}^{2}}$r
v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$，
轨道3半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，故A错误；
B、T=2π$\sqrt{\frac{{r}^{3}}{GM}}$，所以卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期，故B错误；
C、从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ，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点的速度大于轨道上1Q点的速度．故C错误；
D、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，故D正确；
故选：D．

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．