假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200km 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6400km,地球

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  • 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

    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

    (

    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

    (

    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.