(2010•新都区模拟)由于地球在自转,因而在发射卫星时,利用地球的自转,可以尽量减少发射人造卫星时火箭所提供的能量,而

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  • 解题思路:为了尽量节省发射卫星时需的能量,可以借助地球的自转.节省的能量就是由于地球自转而获得的动能.

    由万有引力提供向心力,可得火箭使卫星运行的速度相对于地面的速度.

    (1)为了尽量节省发射卫星时需的能量,可以借助地球的自转,故发射运行在赤道面上的卫星应该是由西向东转.

    发射之处,由于地球的自转,使得卫星具有一初速度,其大小为:

    v′=

    2πR

    T=

    2×3.14×6.4×103

    24×3600=470m/s

    故节约的能量为由于地球自转而获得的动能:

    Ek=

    1

    2mv′2=

    1

    2×2×103×4702J=2.2×108J

    (2)卫星在地球附近绕地球做圆周运动时重力提供向心力,设卫星做圆周运动的速度为v(即卫星对地心的速度),则有:

    mg=m

    v2

    R

    解得:

    v=

    gR=

    9.8×6.4×106m/s=7900m/s=7.9km/s

    故卫星相对地面的速度应为:

    v0=v-v′=7.9km/s-0.47km/s=7.43km/s,保留两位有效数字,四舍五入得:v0=7.4km/s

    答:

    (1)发射运行在赤道面上的卫星应该是由西向东转.

    与地球没有自转相比较,火箭发射卫星时可节省2.2×108J的能量.

    (2)火箭使卫星运行的速度相对于地面应达到7.4km/s.

    点评:

    本题考点: 人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.

    考点点评: 本题重点,一、要知道卫星的发射都是利用地球的自转,二、要知道我们平时说的卫星圆周运动速度都是相对地心的,而不是相对地面的.第二问为易错点,容易搞不清楚对地心的速度与对地面速度的区别.