例析卫星在轨稳定运行问题

(整期优先)网络出版时间:2011-12-22
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例析卫星在轨稳定运行问题

张培育

河南省镇平一高张培育

所谓在轨稳定运行,就是人造地球卫星已经在圆形轨道上做匀速圆周运动,卫星处于稳定的运行状态。常涉及的问题如下两方面:

1.连续物或卫星群的判断问题

例1根据观察,在土星外层有一个环带,该环带由星云等物质构成,为了判断环带是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系,从而加以确定。对此下列判断正确的是()。

A.若v与R成正比,则环带是连续物B.若v2与R成正比,则环带是小卫星群

C.若v与R成反比,则环带是连续物D.若v2与R成反比,则环带是小卫星群

解析本题是弄清连续物和小卫星群的特点。所谓连续物,就是说它是土星的一部分,跟土星应该有相等的角速度,则有:*可知选项A正确;当是小卫星群时,在轨运行时由万有引力全部提供向心力,则有:,可知选项D正确。

答案选A和D。

2.近地卫星、同步卫星与赤道自转物体的比较问题

例2设同步卫星离地心距离为r,运行速率为v1,加速度为a1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R,则()。

解析本题是绝大部分高中学生容易出错的一个试题,究其原因还是不懂规律。同步卫星和随地球自转的物体尽管没有相同的力学规律,但前者是万有引力全部提供向心力,后者是部分万有引力提供向心力,似乎不能比较,但它们的周期或角速度相等,加速度,容易确定选项A正确。第一宇宙速度为v2,就是近地卫星的运行速度,对于近地卫星和同步卫星都是万有引力全部提供向心力,即,可知选项D正确。

答案选A和D。