②"最大绕行速度":由G=m可得v= ,轨道半径越小,线速度越大,所以近地卫星的线速度(第一宇宙速度)是最大绕行速度.
(2)发射速度与发射轨道
①当7.9 km/s≤v发<11.2 km/s时,卫星绕地球运动,且发射速度越大,卫星的轨道半径越大,绕行速度越小.
②当11.2 km/s≤v发<16.7 km/s时,卫星绕太阳旋转,成为太阳系一颗"小行星".
③当v发≥16.7 km/s时,卫星脱离太阳的引力束缚跑到太阳系以外的空间中去.
例1 假设地球的质量不变,而地球的半径增大到原来半径的2倍,那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的( )
A. B.
C. D.2
答案 B
解析 因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度,此时卫星的轨道半径近似的认为等于地球的半径,且地球对卫星的万有引力提供向心力.故公式G=成立,解得v= ,因此,当M不变,R增大为2R时,v减小为原来的,即选项B正确.
例2 某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t后,物体以速率v落回手中.已知该星球的半径为R,求该星球的第一宇宙速度.
答案
解析 根据匀变速直线运动的规律可得,该星球表面的重力加速度为g=,该星球的第一宇宙速度即为卫星在其表面附近绕其做匀速圆周运动的线速度,该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力,则mg=,该星球的第一宇宙速度为v1== .
二、人造地球卫星运行的规律
[导学探究]
1.如图2所示,圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上.b、c的圆心与地心重合,d为椭圆轨道,且地心为椭圆的一个焦点.四条轨道中哪些可以作为卫星轨道?为什么?