2026高考物理大一轮复习-第五章-第24课时人造卫星宇宙速度【课件】

物理

大一轮复习第五章万有引力与宇宙航行第24课时人造卫星宇宙速度目标要求1.会比较卫星运行的各物理量之间的关系。2.理解三种宇宙速度，并会求解第一宇宙速度的大小。3.会分析天体的“追及”问题。课时精练内容索引考点一卫星运行参量的分析考点二宇宙速度考点三天体的“追及”共线问题

卫星运行参量的分析考点一

越小越大慢

GM＝gR23.人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星中的静止卫星的轨道是赤道轨道。(1)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。(2)同步卫星①静止卫星的轨道平面与

共面，且与地球自转的方向相同。②周期与地球自转周期相等，T＝

。③高度固定不变，h＝3.6×107m。④运行速率约为v＝3.1km/s。赤道平面24h(3)近地卫星：轨道在

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＝7.9km/s(人造地球卫星做匀速圆周运动的最大运行速度)。注意：近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星。地球表面(1)在同一轨道上质量大的卫星受到地球引力大，是否加速度就大，运行速度就快？讨论交流

(2)随着我国航空航天科技的发展，将来可以发射定点到广州上空的静止卫星吗？答案由于静止卫星必须与地球自转同步，且转动中心必须在地心，故静止卫星只能定点在赤道正上方。

讨论交流

(2023·天津卷·1)运行周期为24h的北斗卫星比运行周期为12h的A.加速度大 B.角速度大C.周期小 D.线速度小例1√

例2√

例3√√

同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为赤道面内的地球同步卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r3。总结提升总结提升比较项目近地卫星(r1、ω1、v1、a1)同步卫星(r2、ω2、v2、a2)赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3)向心力来源万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r2>r1＝r3总结提升返回比较项目近地卫星(r1、ω1、v1、a1)同步卫星(r2、ω2、v2、a2)赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3)角速度ω1>ω2＝ω3线速度v1>v2>v3向心加速度a1>a2>a3宇宙速度考点二三个宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)v1＝

km/s，是人造地球卫星的

发射速度，这也是地球卫星的最大环绕速度第二宇宙速度v2＝11.2km/s，是物体挣脱

引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度v3＝16.7km/s，是物体挣脱

引力束缚的最小发射速度7.9最小地球太阳(1)试推导第一宇宙速度的两个表达式。讨论交流

(2)近地卫星的运行周期大约是多长时间？(已知地球质量为m地，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，其中R＝6.4×103km，g＝9.8m/s2)

(八省联考·四川·2)我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新技术。已知地球和月球质量之比约为81∶1，半径之比约为4∶1。若在地球表面抛射绕地航天器，在月球表面抛射绕月航天器，所需最小抛射速度的比值约为A.20 B.6

C.4.5

D.1.9例4√

宇宙速度与运动轨迹的关系1.v发＝7.9km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动。2.7.9km/s<v发<11.2km/s时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。3.11.2km/s≤v发<16.7km/s时，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆。4.v发≥16.7km/s时，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。总结提升返回天体的“追及”共线问题考点三

(2023·湖北卷·2)2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2，如图所示。根据以上信息可以得出A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D.下一次“火星冲日”出现在2023年12月8日之前例5√

火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，速度大小均不变，当火星与地球相距最远时，由于两者的速度方向相反，故此时两者相对速度最大，故B正确；

例6√

总结提升3.若两同心转动的卫星初始位置不在同一直径上时，找两卫星的运动关系时需注意初始时刻两卫星与地心连线之间的夹角。总结提升返回课时精练对一对题号12345678答案ABCBBDABBD题号91011答案ADBC答案12345678910111.(多选)关于地球同步卫星，下列说法正确的是A.它的周期与地球自转周期相同B.它的周期、高度、速度大小都是一定的C.它的速度大小随高度的变化而变化，但周期都是一定的D.我国发射的同步通信卫星可以定点在北京上空√1234567891011基础落实练答案√1234567891011答案

2.(八省联考·云南·2)神舟十九号载人飞船与中国空间站完成自主交会对接后形成一个组合体。该组合体在距地面高约400km(高于近地轨道高度)的轨道上运行，其轨道可近似视为圆。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处，则该组合体A.运行速度大于7.9km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期B.运行速度大于7.9km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期C.运行速度小于7.9km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期D.运行速度小于7.9km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期1234567891011答案√1234567891011答案

1234567891011答案3.(2024·山东滨州市期末)2023年12月15日，我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。某遥感卫星沿地球同步轨道运行，关于该遥感卫星，下列说法正确的是A.其运行速度等于7.9km/sB.其向心加速度大于放在赤道上的物体的向心加速度C.其向心加速度大于地球表面的重力加速度D.已知该卫星的轨道半径和地球自转的周期，不能求出该卫星的线速度

大小√1234567891011答案

1234567891011答案

1234567891011答案4.(九省联考·贵州·2)天宫空间站运行过程中因稀薄气体阻力的影响，每经过一段时间要进行轨道修正，使其回到原轨道。修正前、后天宫空间站的运动均可视为匀速圆周运动，则与修正前相比，修正后天宫空间站运行的A.轨道半径减小

B.速率减小C.向心加速度增大

D.周期减小√1234567891011答案

1234567891011答案5.(2025·陕西西安市调研)如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的静止轨道卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是A.地球同步卫星都与c在同一个轨道上，并且它们受到

的万有引力大小相等B.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa>ab>acC.a与地球的万有引力全部提供a随地球自转的向心力D.a、b、c做匀速圆周运动的周期大小关系为Ta＝Tc>Tb√1234567891011答案

1234567891011答案

rc>rb，所以Tc>Tb，即a、b、c做匀速圆周运动的周期大小关系为

Ta＝Tc>Tb，D正确。1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案

√1234567891011答案

1234567891011答案

能力综合练√√1234567891011答案

1234567891011答案

1234567891011答案√1234567891011答案

1234567891011答案10.(2023·浙江1月选考·10改编)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运动到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如表所示，则相邻两次冲日的时间间隔最短的地外行星为A.火星B.木星C.天王星D.海王星

地球火星木星土星天王星海王星轨道半径R/AU1.01.55.29.5