天体问题中的六大问题（讲义）-2026高考物理二轮复习解析版

逊：加性上升H呈和回收盯回域辿下降过程

卫星相关ag超重与失全问题

失重：卫星进入轨道后正官运转时

杲近至牌近

反向

杲近到杲近

反向

必卫星追及、相遇问题

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♦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”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程,此情景与“升降机”中物体超重

相同.

“失重”是卫星进入轨道后正常运转时,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•平面内做匀速圈周运动，当两星某时相距最近时我自们称之为两卫星相遇

问题。

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

0痔分速记：

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各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供,即

m/n,2「2

G―=m{CD}八，G—―^-=m2co2r2.

②两颗星的周期及角速度都相同,即7/=T2,%=

③两颗星的轨道半径与它们之间的距离关系为：〃+G=L.

④两星到圆心的距离门、「2与星体质量成反比，即伴=彳.

⑤双星的运动周期丁=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：

Gm2GMm

0—O—Qm(2R)212TM向

工*RR/；

常见的三星模型

/1*

t/■\爷-Xcos30°X2=ina向

m0----------

而二二①6

：：'\Ozz：\

::LX：；智Xcos45^24^^,

、:/*1/

常见的四星模型m、—•

Xcos30°X2+罟向

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，瓦解的临界条件是赤道上的物体所受星球的引力恰好提供向心力,即嘴=

inarR,得⑦=当,星球瓦解，当时，星球稳定运行.

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.当天体的逃逸速度（逃逸速度为其第一宇宙速度的、弦倍）超过光速时,该

天体就是黑洞.

考向1卫星相关的超重与失重问题

题］（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

【答案】C

【详解】A.陀螺的惯性只与质量有关，与转速无关，选项A错误；

B.陀螺仍受地球引力作用，选项B错误；

C.陀螺所受地球引力提供其绕地球运动的向心力，选项CE确；

D.陀螺绕地球做圆周运动，则所受合外力不为零，选项D错误。

故选C。

【变式训练1•变角度】新角度」（2025•辽宁丹东•二模）（多选）2024年9月25日，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，返回大代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

【答案】BC

【详解】A.加速下降阶段，导弹具有向下的加速度，处于失重状态，A错误；

B.加速上升阶段导弹具有向上的加速度，导弹处于超重状态，B正确；

C.匀速圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，导弹处于完仝失重状态，C正确;

D.返回大气层时的减速阶段，导弹具有向上的加速度，处于超重状态，D错误。

故选BCo

考向2卫星追及、相遇问题难

网遍］（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公：％=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

【答案】B

【详解】空间站A为地球同步卫星，周期7；=24h

根据开普勒第三定律，轨道半径的三次方与周期的平方成正比，可得4=（二］=43=64

则4=8"

代入〃=24h,得卫星B的周期”=^?^4=31!

8

2%,式

空间站A的角速度必=9=Wrad/h

2九2义

卫星B的角速度g=,=?md/h

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两者的角速度差为A&=g-绦=~~rad/h_~~rad/h=~ra(i/h

丁/=-2-万-=--2-7rhL=-2-4,h

相遇时间间隔为Ns7万7

12

在24小时内，相遇次数为〃=四次"7次

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故选Bo

【变式训练1•变考法】‘管新考:引（2025•广西南宁•模拟预测）2025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的轨道半径大于卫星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7

C.卫星A的周期等于7

D.卫星B的周期等于77

【答案】D

【详解】A.A的线速度大「I」.星B的线速度，由万有引力等于向心力G粤二川匕