题目内容

3.2016年12月22日3时22分,我国在酒泉卫星发射中心成功发射全球二氧化碳监测科学实验卫星.这是我国首颗、全球第三颗专门用于“看”全球大气中二氧化碳含量的卫星.如图所示,设此卫星经过两次变轨由近地圆轨道1到达预定圆轨道3,轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点.则以下说法正确的是(  )
A.该卫星从轨道2变轨到轨道3需要在Q处点火减速
B.该卫星在轨道2上运行周期大于在轨道3上运行周期
C.该卫星在轨道1上的线速度大于在轨道3上的线速度
D.该卫星在轨道1上P点的加速度大于在轨道2上P点的加速度

分析 卫星做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力,据此可以分析不同半径上圆周运动的速度大小、角速度大小和加速度大小.
当万有引力刚好提供卫星所需向心力时 卫星正好可以做匀速圆周运动
1.若是供大于需 则卫星做逐渐靠近圆心的运动
2.若是供小于需 则卫星做逐渐远离圆心的运动

解答 解:A、由于轨道3比轨道2要高,故在轨道3上运行速度大于在轨道2上运动速度,故卫星从轨道2变轨到轨道3时应在Q点再次点火加速,故A错误;
B、轨道2的半长轴小于轨道3的半径,根据开普勒第三定律$\frac{{R}_{\;}^{3}}{{T}_{\;}^{2}}=K$,知卫星在轨道2上运行周期小于在轨道3上运行周期,故B错误;
C、圆轨道运行的人造地球卫星,根据人造卫星的万有引力等于向心力,有:
$G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}$=m$\frac{{v}_{\;}^{2}}{r}$
得v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,轨道1的轨道半径小于轨道3的轨道半径,所以卫星在轨道1上的线速度大于在轨道3上的线速度,故C正确;
D、据万有引力提供向心力列出等式:$G\frac{Mm}{{r}_{\;}^{2}}$=ma
加速度a=$\frac{GM}{{r}_{\;}^{2}}$,所以卫星在轨道1上经过P点时的加速度等于它在轨道2上经过P点时的加速度,故D错误;
故选:C

点评 该题考查卫星的变轨问题,关键明确卫星在圆轨道运行时,万有引力提供向心力,卫星在轨道上的运动过程中只有重力做功,机械能守恒;而变轨的时候,需要点火加速或减速.

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