2026版创新设计高考一轮复习物理专题强化八　卫星运动的三类问题

专题强化八卫星运动的三类问题第四章曲线运动万有引力与宇宙航行1.会分析卫星的变轨过程及各物理量的变化。2.掌握双星或多星模型的特点。3.会分析卫星的追及与相遇问题。学习目标目

录CONTENTS考点01提升素养能力02考点1考点二双星或多星模型考点一卫星的变轨和对接问题考点三天体中的追及相遇问题

考点一卫星的变轨和对接问题

2.对接

航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。3.变轨过程各物理量比较速度关系在A点加速:vⅡA>vⅠ，在B点加速:vⅢ>vⅡB，即vⅡA>vⅠ>vⅢ>vⅡB加速度关系aⅡA＝aⅠ>aⅢ＝aⅡB周期关系TⅠ<TⅡ<TⅢ机械能EⅠ<EⅡ<EⅢ例1

(2024·湖北卷，4)太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则(

)A.空间站变轨前、后在P点的加速度相同B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大A

1.(2025·八省联考山陕青宁卷，2)神舟十九号载人飞船与中国空间站在2024年10月顺利实现第五次“太空会师”，飞船太空舱与空间站对接成为整体，对接后的空间站整体仍在原轨道稳定运行，则对接后的空间站整体相对于对接前的空间站(

) A.所受地球的万有引力变大 B.在轨飞行速度变大 C.在轨飞行周期变大 D.在轨飞行加速度变大跟踪训练A

1.双星模型 (1)定义:绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。如图所示。考点二双星或多星模型

2.多星模型

所研究星体所受万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同。常见的多星及规律如下:常见的三星模型＝ma向×cos

30°×2＝ma向常见的四星模型×cos

45°×2＋＝ma向×cos

30°×2＋＝ma向例2

(2024·重庆卷，7)在万有引力作用下，太空中的某三个天体可以做相对位置不变的圆周运动，假设a、b两个天体的质量均为M，相距为2r，其连线的中点为O，另一天体c质量为m(m≪M)，若c处于a、b连线的垂直平分线上某特殊位置，a、b、c可视为绕O点做角速度相同的匀速圆周运动，且相对位置不变，忽略其他天体的影响，引力常量为G。则(

)

A

2.(多选)(2024·江西上饶模拟)如图所示，在宇宙中，由两颗互相绕行的中央恒星被气体和尘埃盘包围，且该盘与中央恒星的轨道成一定角度，呈现出“雾绕双星”的奇幻效果，假设该系统中两恒星甲、乙的质量分别为m1、m2，两恒星的周期相同，引力常量为G。忽略星体的自转且星体的半径远小于两恒星之间的距离，且两恒星始终保持恒定距离s0，不考虑气体和尘埃盘对双星的引力作用，则下列说法正确的是(

)跟踪训练AC

1.相距最近:考点三天体中的追及相遇问题甲天体“相遇”指两天体相距最近，以地球和行星“相遇”为例(“行星冲日”)，行星、地球与太阳三者共线且行星和地球的运转方向相同(如图甲)，此时刻行星与地球相距最近。从初始时刻到之后再次“相遇”，地球与行星距离最小，三者再次共线，有以下两种解决方法。

例3

(2025·山东济宁一模)司马迁最早把岁星命名为木星，如图甲所示，两卫星a、b环绕木星在同一平面内做匀速圆周运动，绕行方向相反，卫星c绕木星做椭圆运动，某时刻开始计时，卫星a、b间距离x随时间t变化的关系图像如图乙所示，其中R、T为已知量，下列说法正确的是(

)

C

3.(2024·重庆一中模拟)如图，地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做顺时针的匀速圆周运动。地球和太阳的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角，已知该行星的最大观察视角为θ，当行星处于最大观察视角处时，是地球上天文爱好者观察该行星的最佳时期。则(

)跟踪训练D

提升素养能力2A级基础对点练ACD对点练1

卫星的变轨和对接问题1.(多选)(2023·海南卷，9)如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是(

)A.飞船从1轨道变到2轨道要点火加速B.飞船在1轨道的周期大于在2轨道的周期C.飞船在1轨道的速度大于在2轨道的速度D.飞船在1轨道的加速度大于在2轨道的加速度解析

飞船从低轨道向高轨道变轨时，需要点火加速，A正确;由“高轨低速大周期”的运动规律可知，飞船在1轨道上的线速度、角速度、向心加速度均大于在2轨道上的，周期小于在2轨道上的，B错误，C、D正确。D2.(2025·重庆沙坪坝模拟)北京时间2024年4月26日，神舟十八号载人飞船升空6.5h后采用自主快速交会对接模式，与离地高度约390km的中国空间站天和核心舱完成对接，形成三船三舱组合体，下列说法中正确的是(

) A.为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B.为实现对接，应先让飞船和天和核心舱处于同一轨道上，然后点火加速 C.若对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周运动，对接后飞船速度和运行周期都变大 D.若对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周运动，对接后飞船机械能和运行周期都变大解析

两者运行速度的大小都应小于第一宇宙速度，故A错误;为实现对接，应先让飞船处于较低轨道上，然后点火加速到高轨道实现对接，故B错误;对接后飞船轨道变高，速度变小，运行周期变大，机械能变大，故C错误，D正确。D3.(2024·贵州毕节模拟)2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功。如图所示，模拟发射飞船过程中，飞船在椭圆轨道1上的P点点火变轨进入圆形轨道2，绕地球做匀速圆周运动。下列说法正确的是(

)A.飞船在轨道1上P点的线速度大于在轨道2上P点的线速度B.若要让飞船与同一轨道上位于前方的空间实验室对接，可将飞船加速到一个较高轨道，然后再减速追上实验室完成对接C.飞船在两个轨道上运行时，在P点处的机械能相等D.飞船在两个轨道上的运转周期T1<T2

BC4.(多选)(2024·辽宁大连模拟)2023年6月15日13时30分，长征二号丁遥八十八运载火箭在太原卫星发射中心成功将吉林一号高分06A星等41颗卫星准确送入预定轨道，刷新了我国一次发射卫星数量最多的纪录。如图，火箭运行至P点时同时释放A、B两颗卫星，并分别将它们送入预定椭圆轨道1(A卫星)和椭圆轨道2(B卫星)。P点为椭圆轨道的近地点，B卫星在远地点Q处进行姿态调整并变轨到圆轨道3上运动，下列说法正确的是(

)A.两卫星在椭圆轨道上运动过程中经过P点时的加速度大小关系为aA>aBB.两卫星在椭圆轨道上运动过程中经过P点时的速度大小关系为vA<vBC.变轨前，B卫星在P点的机械能等于在Q点的机械能D.B卫星在P点的动能小于其在轨道3上Q点的动能

A对点练2

双星或多星模型5.(2025·广东深圳高三期末)人类首次发现的引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。如图所示，设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M，两个黑洞中心间的距离为L，则下列说法正确的是(

)

AD6.(多选)(2025·山东烟台高三期末)如图所示，天文观测中观测到有质量相等的三颗天体位于边长为l的等边△ABC三个顶点上，三颗天体均做周期为T的匀速圆周运动。已知引力常量为G，不计其他天体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法中正确的是(

)

AD

B8.(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”将出现在2023年12月8日之前B级综合提升练D9.(2024·贵州遵义模拟)2023年9月21日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三位神舟十六航天员在中国空间站梦天实验舱向全国青少年进行了第四次太空科普授课，朱杨柱告诉我们“他在空间站里一天能看到16次日出(周期为1.5h)”。设中国空间站a和北斗系统中某颗中圆卫星b均为赤道上空卫星，中圆卫星b的周期为12h，如图所示，某时刻空间站a和中圆卫星b相距最近，且两者运动方向相同，以下说法正确的是(

)