2026届高考物理冲刺复习 人造卫星+宇宙速度

2026届高考物理冲刺复习人造卫星宇宙速度

学习目标：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。考点一、卫星运动参量的分析2.轨道参数：v、ω、T、an1.轨道：所有卫星的轨道圆心都在地心上口诀：同一中心天体，所有“速度”应一致，其余相反。反调同步v、ω、an“速度”T例1、(24江西)嫦娥六号探测器于2024年5月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时(两轨道均可视为圆形轨道)，其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是()A. B.C. D.考点一、卫星运动参量的分析A考点一、卫星运动参量的分析跟踪1.(25八省云南)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C(越高越慢)考点一、卫星运动参量的分析同步卫星、近地卫星和赤道上物体的运行问题1、向心力2、轨道半径3、速度角速度线速度向心速度赤道物体：近地、同步：例2、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()A.B.卫星d的运动周期有可能是24小时C.D.卫星b每天可以观测到8次的日出考点一、卫星运动参量的分析D跟踪2.(多选)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()A.地球的平均密度为B.卫星a的周期为4πC.同步卫星的轨道半径为D.卫星b可以连续直接接收到卫星a发出的电磁波信号的时间为考点一、卫星运动参量的分析BC考点二、宇宙速度1.第一宇宙速度的推导2.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，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin=85min例3、(多选)(24湖南)2024年5月3日，嫦娥六号探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月球之旅。相较于嫦娥四号和嫦娥五号，本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集，并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月球半径。已知月球表面重力加速度约为地球表面的1/6，月球半径约为地球半径的1/4。关于返回舱在该绕月轨道上的运动，下列说法正确的是()A.其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度B.其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度C.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍D.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍考点二、宇宙速度BD考点二、宇宙速度例4、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。求:

(1)月球表面的重力加速度g月;

(2)月球的第一宇宙速度v1;

(3)小球在A点时对轨道的压力大小。vvxvy考点二、宇宙速度跟踪训练3.(2024·山西朔州模拟)第二宇宙速度又叫逃逸速度，理论计算表明，逃逸速度为第一宇宙速度的倍。由于黑洞的逃逸速度超过了光速c＝3×108m/s，所以连光也无法从黑洞逸出。已知地球的半径为R＝6400km，表面的重力加速度g取10m/s2，那么与地球半径相等的一个黑洞，其质量至少为地球质量的多少倍()A.3.5×1011 B.7.1×1011C.3.5×108 D.7.1×108跟踪3.第二宇宙速度又叫逃逸速度，理论计算表明，逃逸速度为第一宇宙速度的倍。由于黑洞的逃逸速度超过了光速c＝3×108m/s，所以连光也无法从黑洞逸出。已知地球的半径为R＝6400km，表面的重力