2026版创新设计高考一轮复习物理第5讲　人造卫星　宇宙速度

第5讲人造卫星宇宙速度第四章曲线运动万有引力与宇宙航行1.掌握卫星运动的规律，会分析卫星运行时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。学习目标目

录CONTENTS夯实必备知识01研透核心考点02提升素养能力03夯实必备知识11.天体(卫星)运行问题分析

将天体或卫星的运动看成__________运动，其所需向心力由__________提供。2.人造卫星 (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)近地卫星:轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r≈R(地球半径)，运行速度______第一宇宙速度v＝7.9

km/s(人造地球卫星的最大运行速度)，周期T＝85

min(人造地球卫星的最小周期)。匀速圆周万有引力等于7.93.宇宙速度最大最小地球太阳1.思考判断(1)同一中心天体的两颗行星，公转半径越大，向心加速度越大。()(2)同一中心天体质量不同的两颗行星，若轨道半径相同，速率不一定相等。()(3)近地卫星的周期最小。()(4)极地卫星通过地球两极，且始终和地球某一经线平面重合。()(5)不同的同步卫星的质量不一定相同，但离地面的高度是相同的。()(6)月球的第一宇宙速度也是7.9km/s。()(7)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。()××√×√×√A

研透核心考点2考点二宇宙速度考点一卫星运动参量的分析考点一卫星运动参量的分析1.人造卫星运行轨道

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，地球同步静止卫星的轨道是赤道轨道。如图所示。2.物理量随轨道半径变化的规律

角度卫星运动参量与半径的关系

A解析

1.(2025·八省联考云南卷，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跟踪训练C

角度同步卫星、近地卫星和赤道上物体的运行问题

例2

(2025·福建泉州高三期末)a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1;b处于较低的轨道上，离地心距离为r，运行角速度为ω2，加速度为a2;c是地球同步卫星，离地心距离为4r，运行角速度为ω3，加速度为a3;d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R。则以下说法正确的是(

)D

总结提升近地卫星、同步卫星与地球赤道上物体的比较项目近地卫星同步卫星地球赤道上物体图示向心力万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r同>r物＝r近项目近地卫星同步卫星地球赤道上物体角速度ω近＝，ω同＝ω物＝，有ω近>ω同＝ω物线速度v近＝，v同＝ω同(R＋h)＝，v物＝ω物R，有v近>v同>v物向心加速度a近＝R＝，a同＝(R＋h)＝，a物＝R，有a近>a同>a物2.(多选)(2025·山东青岛名校联考)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。如图所示，若北斗卫星导航系统中的一颗卫星a位于赤道上空的轨道Ⅰ上，其对地张角为60°，Ⅱ为地球赤道上方的近地卫星b的轨道，两卫星都沿逆时针方向转动。已知地球的半径为R，地球的自转周期为T0，引力常量为G，地球表面重力加速度为g，根据题中条件，可求出(

)跟踪训练BC

考点二宇宙速度

2.宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v发＝7.9

km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动。 (2)7.9

km/s<v发<11.2

km/s时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2

km/s≤v发<16.7

km/s时，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆。 (4)v发≥16.7

km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。

BD

例4

(2025·安徽铜陵一中检测)中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。由于月球表面无空气，因此没有空气阻力。假设航天员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验，如图所示，沿水平方向将一个质量m＝5kg的小球以某一初速度从P点水平抛出，小球恰好从半径R＝5m的光滑圆弧轨道AB的A点沿切线方向进入(进入圆弧时无机械能损失)。已知θ＝53°，P点与A点的水平距离(DA间距)d＝7.5m，小球到达A点时的速度大小v＝5m/s。已知引力常量为G，月球的半径R月≈1.6×106m，不考虑月球的自转，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求:(1)月球表面的重力加速度g;解析

对小球在A点的速度进行分解，水平和竖直方向分速度分别为vx＝vcos

θ，vy＝vsin

θ设平抛运动的时间为t，根据平抛运动规律有d＝vxt，vy＝gt，解得g＝1.6

m/s2。答案

1.6m/s2(2)月球的第一宇宙速度v1;

答案

1.6×103m/s(3)小球在A点时对轨道的压力大小。

答案

29.8N

D

提升素养能力3A级基础对点练C对点练1

卫星运动参量的分析1.(2025·湖北武汉高三调研)2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器成功发射，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的3.7倍，近地卫星绕地球做匀速圆周运动的周期约为85min。若“嫦娥六号”探测器在近月轨道绕月做匀速圆周运动，则其运动周期约为(

) A.82min B.95min C.108min D.120min

B2.(2025·湖北武汉模拟)如图所示，A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，三颗卫星均可看作绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是(

)A.B、C的线速度大小相等，且大于A的线速度大小B.B、C的周期相等，且大于A的周期C.B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度大小D.C的向心力大小大于B的向心力大小

C

BC4.(多选)(2025·重庆南开中学月考)2023年11月16日，中国北斗系统正式成为全球民航通用的卫星导航系统。如图，北斗系统空间段由若干地球同步卫星a、倾斜地球同步轨道卫星b和中圆地球轨道卫星c等组成。将所有卫星的运动视为匀速圆周运动、地球看成质量均匀的球体，若同步卫星a的轨道半径是地球半径的k倍，下列说法正确的是(

)

AC

C对点练2

宇宙速度6.(2025·八省联考四川卷，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

A

C

B级

综合提升练BD9.(多选)(2025·广东湛江模拟)已知质量分布均匀的空心球壳对内部任意位置的物体引力为0。P、Q两个星球的质量分布均匀且自转角速度相同，它们上面的物体的重力加速度大小g，随物体到星球中心的距离r变化的图像如图所示。关于P、Q星球，下列说法正确的是(

)A.质量相同B.密度相同C.第一宇宙速度大小之比为2∶1D.同步卫星距星球表面的高度之比为1∶2