2027届新高考物理热点精准复习+多星系统+人造卫星

2027届新高考物理热点精准复习多星系统人造卫星热点一

人造卫星圆周轨道运行规律在轨道上做匀速圆周运动的卫星,依靠万有引力提供其匀速圆周运动的向心力,简化推导过程如下:可以发现,离地面轨道高度越高,线速度、角速度、向心加速度越小,周期越长,即“高轨低速长周期”。典例

(2025浙江1月选考)如图所示,2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约500km的轨道。地球质量为6.0×1024kg,地球半径为6.4×103km,引力常量为6.67×10-11N·m2/kg2。下列说法正确的是(

)A.火箭的推力是空气施加的B.卫星的向心加速度大小约8.4m/s2C.卫星运行的周期约12hD.发射升空的初始阶段,装在火箭上部的卫星处于失重状态B

易错总结如果卫星不是依靠绕中心天体的万有引力提供匀速圆周运动的向心力,例如多星问题、变轨问题等,则“高轨低速长周期”的结论并不适用。热点二

赤道上的物体、同步卫星和近地卫星如图所示,a为近地卫星,半径为r1;b为地球同步卫星,半径为r2;c为赤道上随地球自转的物体,半径为r3。比较项近地卫星(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)向心力万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r2>r1=r3比较项近地卫星(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)角速度同步卫星的角速度与地球的自转角速度相同,故ω2=ω3ω1>ω2=ω3线速度由v=ωr得v2>v3v1>v2>v3向心加速度由a=ω2r得a2>a3a1>a2>a3典例

(多选)2026年3月5日,“风云四号”B星成功接替“风云四号”A星,在东经150°的静止轨道上恢复业务服务,实现万里之外的“太空搬家”。“风云四号”A星与“风云四号”B星均为地球静止轨道卫星(高度约为36000km)。关于地球静止轨道卫星,下列说法正确的是(

)A.可能出现在西安的正上空B.运行的周期等于地球自转的周期C.线速度比在赤道上随地球一起自转的物体的线速度大D.向心加速度比在赤道上随地球一起自转的物体的向心加速度小BC解析

地球静止轨道卫星定点于赤道正上空,则不可能出现在西安的正上空,而运行的周期为T=24

h,等于地球自转的周期,故A错误,B正确;地球静止轨道卫星和地球自转的角速度相等,其转动的半径大于地球的半径,根据v=ωr可知,其线速度比在赤道上随地球一起自转的物体的线速度大,故C正确;根据a=ω2r可知,地球静止轨道卫星的向心加速度比在赤道上随地球一起自转的物体的向心加速度大,故D错误。热点三

人造卫星的变轨问题变轨问题涉及卫星的受力、运动、能量等诸多问题,能综合考查考生对万有引力、宇宙航行及机械能等知识的理解和应用能力,难度较大。1.卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道,如图所示。(1)为了节省能量,在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上。(2)在A点点火加速,由于速度变大,万有引力不足以提供向心力,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆轨道Ⅲ。

典例

(2025浙江杭州学军中学高三选考模拟)2025年6月4日,携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞,随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞。图为嫦娥六号着陆月球前部分轨道的简化示意图,Ⅰ是嫦娥六号的地月转移轨道,Ⅱ、Ⅲ是嫦娥六号绕月球运行的椭圆轨道,Ⅳ是嫦娥六号绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ上的远月点和近月点,不考虑月球的自转。下列说法正确的是(

)A.嫦娥六号从轨道Ⅱ上的Q点变轨至轨道Ⅲ需点火加速B.在轨道Ⅱ上运行的嫦娥六号经过P点时的速率大于经过Q点时的速率C.嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能小于在轨道Ⅳ上运行时的机械能D.嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的速率小于在Ⅱ上运行时经过Q点的速率D解析

嫦娥六号从轨道Ⅱ上的Q点变轨至轨道Ⅲ,做近心运动,应让发动机在Q点减速,故A错误;嫦娥六号在轨道Ⅱ上由P点运动到Q点过程,万有引力做正功,可知嫦娥六号在轨道Ⅱ上经过P点时的速率小于经过Q点时的速率,故B错误;嫦娥六号从轨道Ⅱ上变轨到轨道Ⅳ上,外力做负功,机械能减小,故嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能大于在轨道Ⅳ上运行时的机械能,故C错误;嫦娥六号在Q点从轨道Ⅱ上经过近心运动进入轨道Ⅳ上,速度减小,故嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过Q点的速率,故D正确。规律方法卫星变轨的实质比较项离心运动近心运动变轨起因卫星速度突然增大卫星速度突然减小受力分析变轨结果变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动热点四

天体的追及相遇问题1.相距最近两卫星的运转方向相同,且位于和中心连线的半径上同侧时,两卫星相距最近,从运动关系上,两卫星运动关系应满足(ωA-ωB)t=2nπ(n=1,2,3,…)。2.相距最远当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时,两卫星相距最远,从运动关系上,两卫星运动关系应满足(ωA-ωB)t'=(2n-1)π(n=1,2,3,…)。3.“行星冲日”现象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,当地球运行到某个行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,天文学中称为“行星冲日”。“行星冲日”现象属于天体运动中的“追及相遇”问题,此类问题具有周期性。典例

(2026浙江1月选考改编)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。当地球恰好运行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,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下表:行星名称地球火星木星土星天王星海王星轨道半径R/AU1.01.55.29.51930则相邻两次“冲日”时间间隔约为(

)A.火星450天B.火星800天C.天王星450天D.天王星800天B

热点五

宇宙多星及双星模型在天体运动中彼此相距较近,在相互间的万有引力作用下,围绕同一点做匀速圆周运动的星体系统称为宇宙多星模型。要充分利用宇宙多星模型中各星体运行的周期、角速度都相等这一特点,解题模板如下。宇宙双星模型:(1)