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今年高考大纲卷第26题是一道涉及人造地球卫星运动的问题,原题如下:
(2014年全国卷第26题)已知地球的自转周期和半径分别为T和R,地球同步卫星A的圆轨道半径为h,卫星B沿半径为r(r 该题模型比较常规,但第二小题设问视角独特、立意新颖,给人耳目一新的感觉,同时也让人感到有一定的难度,无从下手.仔细分析该题,我们发现此题与十年前广东高考卷的一个题目有点相似.
(2004广东物理第16题)某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,不考虑大气对光的折射.
解析 本题首先要正确作出卫星、地球和太阳光的空间关系示意图.设所求时间为t,用m、 M 分别表示卫星和地球的质量,r表示卫星到地心的距离.
春分时,太阳光直射地球赤道,如图1所示,图中圆E表示赤道,S表示卫星,A表示观察者,O表示地心,由图可看出当卫星S绕地心O转到图示位置以后(设地球自转是沿图中逆时针方向),其正下方的观察者将看不见它,据此再考虑到对称性,有
再看2014年全国卷第26题,因为卫星B的轨道半径比地球同步卫星A的轨道半径小,所以卫星B转动的角速度比地球同步卫星A的角速度要大,如果以卫星A为参考系,假定它不动,而信号的传输与光的直线传播类似,那么两题就很相似了,第二小问也就迎刃而解了.
解析 (1)设卫星B绕地心转动的周期为T′,根据万有引力定律和圆周运动的规律有
(2)设卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔为τ;在此时间间隔τ内,卫星A和B绕地心转动的角度分别为α和α′,以A为参考系,则卫星B相对于卫星A的角速度
通过以上两题的比较,启示我们在高三复习时,要认真研究历年的高考题,尤其是一些方法比较特殊的陈题,要熟悉其解题的思路和方法,以期在遇到新题时,或许能给我们带来一丝的灵感.
(2014年全国卷第26题)已知地球的自转周期和半径分别为T和R,地球同步卫星A的圆轨道半径为h,卫星B沿半径为r(r
(2004广东物理第16题)某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球自转周期为T,不考虑大气对光的折射.
解析 本题首先要正确作出卫星、地球和太阳光的空间关系示意图.设所求时间为t,用m、 M 分别表示卫星和地球的质量,r表示卫星到地心的距离.
春分时,太阳光直射地球赤道,如图1所示,图中圆E表示赤道,S表示卫星,A表示观察者,O表示地心,由图可看出当卫星S绕地心O转到图示位置以后(设地球自转是沿图中逆时针方向),其正下方的观察者将看不见它,据此再考虑到对称性,有
再看2014年全国卷第26题,因为卫星B的轨道半径比地球同步卫星A的轨道半径小,所以卫星B转动的角速度比地球同步卫星A的角速度要大,如果以卫星A为参考系,假定它不动,而信号的传输与光的直线传播类似,那么两题就很相似了,第二小问也就迎刃而解了.
解析 (1)设卫星B绕地心转动的周期为T′,根据万有引力定律和圆周运动的规律有
(2)设卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔为τ;在此时间间隔τ内,卫星A和B绕地心转动的角度分别为α和α′,以A为参考系,则卫星B相对于卫星A的角速度
通过以上两题的比较,启示我们在高三复习时,要认真研究历年的高考题,尤其是一些方法比较特殊的陈题,要熟悉其解题的思路和方法,以期在遇到新题时,或许能给我们带来一丝的灵感.