解题思路:地球同步卫星与宇宙飞船均绕地球做圆周运动,则它们的半径的三次方之比与公转周期的二次方之比相等.当它们从相距最近到相距最远,转动的角度相差(2nπ+π)(n=0、1、2、…).
据开普勒第三定律
R31
R32=
T21
T22 (1)
R1=4200km+6400km R2=36000km+6400km(2)
可知载人宇宙飞船的运行周期T1与地球同步卫星的运行周期T2之比为[1/8],又已知地球同步卫星的运行周期为一天即24h,因而载人宇宙飞船的运行周期T1=[24/8]h=3h
由匀速圆周运动的角速度ω=[2π/T],所以宇宙飞船的角速度为
2π
3h,同步卫星的角速度为
π
12h
因为两者运行的方向相同,因而可以视作追击问题.又因为是由两者相距最远的时刻开始,而两者处于同一直线且非位于地球同一侧时,二者相距最远,此时追击距离为π即一个半圆,追击时间为
π
(
2π
3−
π
12)h=
12
7h.
此后,追击距离变为2π即一个圆周,同理,追击时间为
2π
(
2π
3−
π
12)h=
24
7h.
可以得到24h内共用时
156
7h完成追击7次,即七次距离最近,因而发射了七次信号.
点评:
本题考点: 开普勒定律.
考点点评: 从相距最近再次相距最近,它们转动的角度相差360度;当从相距最近到再次相距最远时,它们转动的角度相差180度.