【知识点详解】
1. **人造卫星的基本概念**:人造卫星是人类为了科研、通信、导航等目的发射到地球轨道上的航天器。它们绕地球做匀速圆周运动,受到地球引力的作用。
2. **地球同步卫星**:同步卫星是指卫星的运行周期与地球自转周期相同,因此它相对于地球表面某一点(通常是赤道)保持静止。甲卫星作为地球同步卫星,其周期是24小时。
3. **卫星轨道高度与周期、速度的关系**:根据开普勒第三定律,卫星离地球越近,其轨道周期越短,环绕速度越大;反之,轨道越高,周期越长,速度越小。因此,乙卫星由于高度低于甲卫星,它的周期小于甲,速度大于甲。
4. **第一宇宙速度**:这是卫星绕地球做圆周运动的最小速度,约为7.9km/s。乙卫星的速度虽然大于甲,但不可能超过第一宇宙速度。
5. **向心加速度**:向心加速度是维持卫星做圆周运动的必要条件,与速度平方和轨道半径成反比。乙卫星的轨道半径小于甲,所以它的向心加速度大于甲。
6. **地月系统与第一宇宙速度**:月球表面的重力加速度约为地球的1/6,因此月球的第一宇宙速度小于地球的。如果水蒸气分子平均速度大于月球的第一宇宙速度,水分子会离开月球表面,表明月球表面在阳光照射下不可能有稳定的水存在。
7. **卫星轨道调整**:卫星要从椭圆轨道进入圆形轨道,需要在近地点加速,增加其机械能,使其进入更高的轨道;要从高轨道进入低轨道,需要在远地点减速,减少机械能。
8. **同步卫星与地球自转**:地球同步卫星相对于地面某点保持静止,其轨道位于赤道上方,周期24小时。c卫星作为同步卫星,每24小时会回到a点的正上方。
9. **苹果脱离地球后的运动**:苹果脱离地球后,由于地球的引力,起初会落向地面。但由于地球自转,当苹果达到一定高度,地球的离心力会使苹果偏离垂直下落路径,最终不会落在原地,而是飞向太空。
10. **开普勒定律与行星运动**:行星的运动遵循开普勒定律,轨道半径r的立方与周期T的平方成比例(r³/T²=k)。这个关系也适用于地球上的卫星。
这部分内容涵盖了人造卫星的基本性质,如轨道高度、周期、速度、加速度、第一宇宙速度等关键概念,并结合了具体问题进行了解析。同时,还涉及了地球同步卫星的特性、卫星轨道变化以及地月系统的物理现象。这些知识对于理解天体物理学、航天工程和地球物理学至关重要。