模型19 卫星种类、发射、变轨及运行规律问题—高考物理热点模型突破训练

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01 模型概述
1.人造卫星
(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种．
(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星．
(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道．
所有卫星的轨道平面一定通过地球的球心．

2.卫星种类
(1)同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星．同步卫星有以下特点：
①轨道平面一定：轨道平面与赤道平面共面．
②周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24__h.
③角速度一定：与地球自转的角速度相同．
④高度一定：根据得，，卫星离地面高度 (为恒量)．
⑤绕行方向一定：与地球自转的方向一致．
(2)极地卫星:运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。
(3)近地卫星：轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r＝R(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度v＝7.9 km/s(人造地球卫星做匀速圆周运动的最大运行速度)，T＝85 min(人造地球卫星的最小周期)。
注意：近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星。
近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星
(4)倾斜轨道“同步” 卫星：如果某卫星运行在一个轨道平面和赤道平面夹角不为0°的轨道上时，则称该卫星被叫做倾斜轨道卫星，该夹角也被称为“轨道倾角”。若该卫星的运行周期等于地球的自转周期，则该卫星为倾斜轨道同步卫星。与常规的同步轨道相比,同步卫星倾斜轨道的轨道平面呈现倾斜状态，只是周期与地球自转同步，不能实现定点悬停。
(5)月球：绕地球的公转周期T＝27.3天，月球和地球间的平均距离约38万千米，大约是地球半径的60倍．
3.卫星发射
(1)第一宇宙速度:7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度.
第一宇宙速度推导
①方法一：
由，
②方法二：
由.
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2πeq \r(\f(R,g))＝5 078 s≈85 min.
(2)第二宇宙速度（脱离速度）:11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.
(3)第三宇宙速度（逃逸速度）:16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.
(4)宇宙速度与运动轨迹的关系
①v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动．
②7.9 km/sr2>r1
角速度
ω2>ω1＝ω3>ω4
线速度
v2>v3>v1 ？v4
向心加速度
a2>a3>a1？a4