天体问题中的六大问题（复习讲义）-2026高考物理二轮复习原卷版

■01

考情解码•命题预警

考点要求考频2025年2024年2023年

卫星相关

2024•甘肃、2024•浙

的超重与简单应用中频2023•北京、

江、

失重

卫星的追2023•广东、2023•湖北、2023・

综合应用中频2025•四川、

及与相遇浙江、2023•重庆、

双星及多

简单应用低频2024•重庆、2023•福建、

星问题

星球的瓦

简单应用低频

解与黑洞

考情分析：

1.命题形式：回选择题口实验题□计算题

2.命题分析：高考对这部分内容的考查，大多以选择题的形式出现，命题情境常结合我国航天成就，如神

舟飞船、天宫空间站、嫦娥探月工程等，此类情境既考查知识应用，又增强学生的科技自豪感。试题的核

心儿乎都围绕圆周运动模型展开，以万有引力充当向心力为基本方程。卫星相关的超重与失重常与变轨问

题（如从低轨到高轨、返回制动）紧密结合主要考查卫星或航天器在发射、返回等非匀速圆盾运动阶段的

瞬时状态。卫星的追及与相遇本质是圆周运动中的追及相遇问题。双星及多星问题考杳万有引力提供向心

力构成的稳定系统。核心特征是系统中的天体绕着它们共同的质心（质量中心）做圆周运动。

3.备考建议：本讲内容备考时候，透彻理解万有引力定律、牛顿运动定律（尤其是圆周运动的向心力）、

开普勒三定律是解决所有卫星和天体运动问题的基石。练习从复杂的文字描述或新情境中迅速识别出对应

的物理模型（是中心天体模型？双星模型？追及模型？瓦解临界？黑洞临界？），并能将新情境参数代入

到熟悉的模型框架中求解。

4.命题情境：

①生活实践类：国家重大航天工程（探月、探火、空间站）：重大天文发现（引力波、黑洞照片、脉

冲星）；现代天文观测背景（如中子星、脉冲星的局速自转）

②学习探究类：太空电梯中的超重与失重分析；地球同步卫星与低轨道卫星的追及问题

5.常用方法：构建模型、分析和推理，“重力加速度法”、“环绕法”两个模型（天上模型：万有引力提

供向心力规律来分析天体运动问题；地上模型：万有引力等于重力（忽略自转）），比例法分析问题

复习目标：

1.会分析天体的追及相遇问题。

2.掌握双星、多星模型，会解决相关问题。

3.会应用万有引力定律解决星球“瓦解”和黑洞问题。

02

体系构建•思维可视

磔：包程和回收时的

卫星相关a口超重三天重问题

夫重：卫星进入轨道后正常运转时

是1生到最近：

反向

是近至层近

同向反向

必卫星ig及、相遇问题

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问

题

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中双星问题向心力由彼此间的万有引力提供

的

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六

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大周期及角速庠都相同

问

识

题

航道半径与它们N间叼距离关系

多星问题

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工RR；；76、\

niQ................-,二-浊士

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星球BZJ瓦解问题临界条f牛是赤道上的初体所受国求的引力

里同天体逃逸速园逃逸回应为其第一宇宙速度的2倍）超过光速

必

问题

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相关

卫星

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03

「核心突破•靶向攻坚1

♦考点一天体问题中的六大问题♦

知识点1卫星相关的超重与失重问题

“超重”是卫星进入轨道的和回收时的,此情景与“升降机”中物体超

重相同.

“失重”是卫星___________________________,卫星上的物体完全“失重”(因为重力提供向心力)，

此时，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用.

知识点2卫星追及、相遇问题

1.两卫星在同一轨道绕中心天体同向运动，要使后一卫星追上另一卫星，我们称之为追及问题。两卫

星在不同轨道绕中心天体在同一平面内做匀速圈周运动，当时我自们称之为

两卫星问题O

2.分类

①最近到最近

两同心转动的卫星。入＜?)同向转动时.，位于同一直径上且在圆心的同侧时，相距最近。从相距最近到

再次相距最近，两卫星的运动关系满足：

同向：%-加=2兀即(①A-COB)/=2兀或《=二U

TATB

反向：〃A+〃R=2兀BP(GA+GB)Z=2兀或二十；=1c

②最近到最远

同向反向

两同心转动的卫星。入＜2)同向转动时，位于同一直径上且在圆心的异侧时，相距最远。从相距最近到

第一次相距最远，两卫星的运动关系满足：

同向：0A-Oa=Tl即(C0A-C0B)，'=7t或;g=;。

TATB2

反向：/+外=兀即(①A-①B)/=7T或;

TA2

q得分速记：

说明：

①由于圆周运动的周期性，相遇多次可在原来的2n的基础上加2nn,n=0,1,2,3,，如仇\-g=2兀+2兀〃

②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。

知识点3双星问题

1.模型构建：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.

2.特点:

①各自所需的，即

m/n,2「2

G―=m{CD}八，G—―^-=m2co2r2.

②两颗星的，即3=T2,coi=co2.

③两颗星的轨道半径与它们之间的距离关系为：r,+r2=L.

④两星到圆心的距离门、「2与星体质量成反比，即伴=彳.

⑤双星的运动周期7=2n

\jG(/〃1+〃”)

一4兀2乙3

⑥双星的总、质量"11+"12=丁2•

知识点4多星问题

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。

常见的多星模型及其规律：

[M''Gm2GMm

mQ—O•--Ow(2R)212TM向

\*RR/；

__J

常见的三星模型

••、

爷-Xcos30°X2=ina向

m0-------'0

而二二①6

：：'\Ozz：\智Xcos45^24^^,

：:LX、一：；

常见的四星模型m、—•

严

/;\LXcos30°X2+罟向

续二罂4

知识点5星球的瓦解问题

当星球自转越来越快时，星球对“赤道”上的物体的引力不足以提供向心力时，物体将会“飘起

来”，进一步导致星球瓦解，瓦解的临界条件是,

GMm，出机星球瓦解，当，。/爷时，星球稳定运行.

即an序=〃uo~R,得当（D

知识点6黑洞

黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸，科学家一般通过观测绕黑洞运行

的天体的运动规律间接研究黑洞.，

该天体就是黑洞.

考向1卫星相关的超重与失重问题

亟（2025•辽宁锦州•一模）在2024年10月的一次太空科普活动中，神舟十七号航天员在空间站进行了关

于陀螺的有趣实验展示。对于在空间站中处于“静止”状态的陀螺，下列说法正确的是（）

A.陀螺的惯性随转速增大而增大

B.陀螺不受地球引力作用

C.陀螺所受地球引力提供其绕地球运动的向心力

D.陀螺所受合外力为零

【变式训练1•变角度】'犷新角闻（2025•辽宁丹东•二模）（多选）2024年9月25R,中国火箭军向太平洋

公海海域发射一枚东风31AG洲际弹道导弹，射程达12000公里，速度达25马赫以上（1马赫相当于声速），

展示了中国不断提升的国防科技实力。若导弹的发射过程简化成先加速上升，然后调整姿态，出了大气层

后绕地球做匀速圆周运动，再调整姿态，先加速下降，返回大勺层时受阻力作用减速，以下说法正确的是

A.调整姿态后的加速下降阶段导弹处于超重状态

B.加速上升阶段导弹处于超重状态

C.匀速圆周运动阶段导弹处于完全失重状态

D.返回大气层时的减速阶段导弹处于失重状态

考向2卫星追及、相遇问题难

陋（2025•甘肃白银•模拟预测）某科幻电影中，在赤道平面上有空间站A和卫星B同向自西向

东绕地球做匀速圆周运动，两者的轨道半径之比以：％=4:1,空间站A处于地球同步轨道上，用超轻高强

度材料做成的“天梯”连接地面和空间站A,卫星B每次经过“天梯”旁时（对“天梯”没有影响）会监测“天梯，

的工作状况。从卫星B某次经过“天梯”旁开始计时，之后24h内卫星B经过“天梯”的次数为（：）

A.6次B.7次C.8次D.9次

【变式训练1•变考法】‘旷新考法］（2025•广西南宁•模拟预测）2（）25年1月13日，我国自主研制的捷龙三

号运载火箭在山东海洋海域成功发射，一次将十颗卫星送入预定轨道，创造了我国海上发射的新纪录。其

中卫星A、B在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，它们之间的距离△「随时间变化的关系如图

所示，不考虑A、B之间的万有引力，已知卫星A的线速度大于卫星B的线速度，下列说法正确的是（）

A.卫星A的轨道半径大于王星B的轨道半径

B.卫星A、B从相距最近到相距最远的最短时间间隔等于T

C.卫星A的周期等于T

D.卫星B的周期等于77

考向3双星与多星问题难

题施度］（2U25•海南•模拟预测）“二月二，龙抬头”是中国民间传统U