49、(06江苏卷) (14分)如图所示,A是地球的同步卫星。另一卫星 B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为 h。已知地球半径为 R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为 g,O为地球中心。 (1)求卫星B的运行周期。
(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻 A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,他们再一次相距最近?
(Ⅰ)由万有引力定律和向心力公式得
?2??Mm?G?m?T??(R?h)………………………………………………① (R?h)2?B?GMm?mg………………………………………………② 2R2(R?h)3联立①②得 TB?2?……………………………………………③
gR2(2)由题意得 ?B??0t?2?………………………………………………④ 由③得 ?B?gR2 ………………………………………………⑤ 3(R?h)代入④得t?2?gR??03(R?h)2
50、(04广东卷)( 16分)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。
设所求的时间为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. 有
GmM2?2?mr() ① 2Tr春分时,太阳光直射地球赤道,如图所示,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
rsin??R ②
2?T ③ 2?MG2?g ④ t?R由以上各式可解得
t?T1?arcsi4n?2R3gT(2)
⑤