高考物理一轮复习-人造卫星 宇宙速度（考点练习）

人造卫星宇宙速度

基础巩固

U2025•浙江杭州模拟］天通一号卫星移动通信系统由多颗地球同步轨道移动通信卫星组成.

通过查询，其中一颗倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有夹角的轨道卫星，它

的运转周期也是24小时，如图所示，关于该卫星说法正确的是（）

A.该卫星可定位在北京的正上空

B.该卫星.与地球静止轨道卫星的向心加速度大小是不等的

C.该星的发射速度区7.9km/s

D.该卫星的角速度与放在北京地面上物体随地球自转的角速度大小相等

2.如图所示M、b、c三颗卫星在各自的轨道上绕地球做匀速圆周运动，物道半径%<%<小、但三

颗卫星受到地球的万有引力大小相等，下列说法正确的是（）

国也一赤道血

A.三颗卫星的加速度大小aa<ab<ac

B.三颗卫星的质量ma<mh<in（

C.三颗卫星的运行速度大小v„<vfc<vr

D.三颗卫星的运行周期Ta>Th>Tc

3.［2024•江西卷］“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n调整到/*2时（两轨道均可视为圆形

轨道），其动能和周期从母卜八分别变为42、%.下列选项正确的是（）

4J2025•江西南昌模拟］第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，已知地球与月球的质量之

比约为81半径之比约为4则地球上与月球上的笫一宇宙速度之比为（）

A.18/1B.l；18

C.9:2D.2:9

5.（多选）［2（）25•河南郑州一中模拟］金星是绕太阳运动的从内向外的第二颗行星，轨道公转周

期为224.7天.金星的半径为地球半径的95%,质量为地球质量的82%.已知地球与太阳间的距

离约为1.5x10"m,地球的第一宇宙速度为7.9km/s,地球和金星绕太阳运动的轨迹可近似为

圆.下列说法正确的是（）

A.金星的第一宇宙速度约为8.5km/s

B.金星的第一宇宙速度约为7.3knVs

C.金星距太阳的距离约为1.1x10"m

D.金星距太阳的距离约为2.1x10"m

综合提升

6.［2025•四川成都模拟］有b、c、6四颗地球卫星在地球赤道上未发射力、c、6做圆周

运动力在地面附近近地轨道上,c是静止卫星,"是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则

A.a受到的向心力等于重力

B.c比〃的加速度小

C.四颗卫星中在相同时间内人转过的弧长最长

D.卫星d的周期可能是23h

7.（多选）同步卫星离地心距离为r,运行速率为也，加速度为即地球赤道上的物体随地球自转的

向心加速度为例,第•宇宙速度为电,地球的半径为凡则下列比值正确的是（）

B”⑤

C.^=-

丫21

D.2=-

8.（多选）［2025•河北唐山模拟］嫦娥六号探测器在落到月球表面过程中先悬停,利用激光三维

扫描技术选定好着陆点，然后开始缓慢竖直卜降,距月面"高度时发动机关闭，以自由落体方式

到达月面，测得探测器下落时间为，，已知月球半径为R,引力常量为G,忽略关闭发动机时探测

器的速度，则（）

2h

A.月球表面重力加速度为g二：

B.月球质量为M二咨

C.月球表面的第一宇宙速度为片胖

D.月球绕地球周期为T=2人性

、zn

9（多选）嫦娥五号轨道器在地面飞控人员精确控制卜成功被口地拉格朗口L点捕获，这也是

我国首颗进入口地Li点探测轨道的航天器.已知太阳和地球所在的连线上有如图所示的3个

拉格朗日点，飞行器位于这些点上时，在太阳与地球引力的共同作用下，可以保持与地球同步

绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是（）

，・•・・•・••・・・・•・••••・•••••

hHA地乙

A.飞行器在“点绕太阳飞行的加速度小于地球绕太阳飞行的加速度

B.飞行器在心点处于平衡状态

C.飞行器A在匕点绕太阳飞行的动能小于飞行器3在心点绕太阳飞行的动能

D.飞行器A在匕点绕太阳匕行的角速度等于飞行器8在心点绕太阳6行的角速度

10.（多选）［2024・湖南卷］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•月壤转移至烧月运行的返回舱，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畦月球

半径约为地球半径的）.关于返回舱在该绕月轨道上的运匆，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心倍

11.［2025•山西太原模拟］宇宙中行星4、B的半径关系为R/产2RA,卫星各自环绕相应行星做

匀速圆周运动，卫星轨道半径与周期的关系如图所示,若不考虑其他星体对A、8的影响及4、

8之间的作用力，下列说法正确的是（）

A.行星A8的质量之比为1；4

B.行星A、B的密度之比为I

C.行星A、B的第一宇宙速度之比为1；2

D.行星A、B的同步卫星的向心加速度之比为1..8

拓展挑战

12J2025•江苏南京一中模拟］“日心说”以太阳为参考系,金星和地球运动的轨迹可以视为共

面的同心圆，金星公转半径小于地球公转半径.观测得每隔1.6年金星离地球最近，则（）

A.金星绕太阳转动的线速度小于地球绕太阳的线速度

B.在16年内太阳、地球、金星有20次在一条直线上

C.地球和金星绕太阳公转的周期之比为8；13

2

D.地球和金星绕太阳公转治半径之比为cy

13.（多选）［2025・湖南长沙模拟］2023年5月17010时49分，我国在西昌卫星发射中心用长

征三号乙运载火箭，成功发射第56颗北斗导航卫星.北斗卫星的轨道分为地球中圆轨道、倾斜

地球同步轨道、地球静止凯道三种不同卫星轨道.如图所示工为地球静止轨道卫星，其轨道半

径为为与地球自转方向相同的地球中圆轨道卫星,其轨道半径为）o,。为地心.已知地球的

自转周期为%从某次卫星A、8距离最近时开始计时，则下列说法正确的是（）

A.卫星B的周期为「产与。

4

B.经历时间守7B后。、A、〃三者间第一次构成直角三角形

C.经历时间穿兀后。、A、8三者间第二次构成直角三角形

28

D.经历时间匕;“后A、4第一次相距最远

答案解析

1.D［解析1根据题意，该卫星是倾斜轨道卫星，故不可能定位在北京的正上空.A错误;由于该

卫星的运转周期也是24小时，与地球静止轨道卫星的周期相同，故轨道半径、向心加速度大小

均相同,B错误;第•宇宙速度i，=7.9knVs是最小的发射速度,C错误;根据s哼可知，该卫星的

用速度与放在北京地面上物体随地球自转的角速度大小相等,D正确.

2.B［解析］对卫星有空=〃以=〃§=/〃（手））,力||速度4=,，因为心<小<小，所以三颗卫星的

加速度大小au>ah>a（,\错误;速度片拜，所以三颗卫星的运行速度大小va>vh>vc,C错误;周

期T=2n区,所以三颗卫星的运行周期Ta<Th<Tc,D错误尸二等，因为三颗卫星受到的万有引

力大小相等,所以三颗卫星的质量〃仍V"”,选项B正确.

3.A［解析］探测器环月运行,由万有引力提供向心力有卓=〃§，得^=岸，其中M为月球质

量网为“嫦娥六号”质量，动能反争v2，则,二患、D错误;同理，由卓=/椁。得

则装二后,A正确,C错误.

4.C［解析1第一宇宙速度是近地（月）卫星的环绕速度，则喈刁所以第一宇宙速度为

5.BC［解析］地球第一宇宙速度的推导为G*=/〃/求得%=桧，同理可得金星的第一宇

宙速度vs=混，联立上式并代入数据求得小=7.3km/s,A错误,B正确;根据开普勒第三定律可

得马二鸟,代入数据求得^=1.1x10"m,C正确,D错误•

'e's

6.C［解析］a在赤道上随地球自转，有答:叫赤自，则受到的自转向心力不等于重力，故A

错误;c是地球静止1!星M、。角速度相同，根据。=#二。的轨道半径更大力］速度更大，故B错

误M、C比较，由L3可知C的线速度较大，对b、C、d卫星，由年=〃茁得V=杵，卫星的半

径越大，线速度越小，周期越大，所以〃的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故C正

确;〃是高空探测卫星，轨道半径大于同步卫星的轨道半径，则卫星周期大于24h,故D错误.

7.AD［解析］设地球质量为M,同步卫星的质量为〃“，地球赤道上的物体的质量为心近地轨

道上物体质量为"n.向心加速度和角速度的关系为八。2=322凡由于联立解得

最三,故A正确.B错误;由万有引力定律有电二吟、窄二喑，由以上两式解得最二g,

故C错误,D正确.

8.AC［解析］根据〃=好，解得g或,A正确;根据黄金代换式GM刊代解得知二螯,B错误;

根据牛顿第二定律得，咫二加?,解得v=庠,C正确;无法求出月球绕地球周期,D错误.

9.AD［解析］飞行器在心点与地球同步绕太阳做匀速圆周运动时，有。=小八由图可知，飞行

器的轨道半径小于地球的轨道半径，故其绕太阳飞行的加速度小于地球绕太阳飞行的加速

度,A正确;飞行器在A点绕太阳做匀速圆周运动,故合力不为零，不处于平衡状态,B错误:两飞

行器的质量关系不明，故它们的动能关系不能确定,C错误;飞行器只要在拉格朗日点,均与地

球同步公转.故飞行器人在L点绕太阳飞行的角速度等于飞行器4在心点绕太阳飞行的角

速度,D正确.

10.BD［解析］返回舱绕月运行的轨道为圆轨道,半径近以为月球半径，则由万有引力提供向

心力，有根据在月球表面万有引力和重力的关系有吟，中咫儿联立解得丫月

=师］,由于第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，同理可得三「二Jg地丁地，则

—=增所以—，故A错误,B正确;根据线速度和周期的关系有了二生•，,

加出地r地412V

则誓为H，故C错误,D正确.

11.C［解析］根据牛顿第二定律得誓=/偌凡解得心黑咒则图像的斜率为上篝又心..

2

kH=RA；而3=13：23=1；8,故行星A、B的质量之比为MA；MB=以止=1：8,故A错误;根

据牛顿第二定律得G誉一厚飞解得・；；，故行星的密度为片9丁?)%，山题意可

5

R1o1QV-1TK,

知，卫星在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期公相等,故行星A的密度等于行星B的密度,

故B错误;行星的第一宇宙速度等于卫星在行星表面做匀速圆周运动的线速度，则有VI

则行星4、8的第一宇宙速度之比为匕;心产I；2,故C正确;同步卫星的相关物理量

未知,无法计算加速度比值，故D错误.

I2.B［解析］金星绕太阳的轨道半径比地球小,根据有=〃苍可得i，=护，金星绕太阳转动

的线速度大于地球绕太阳转动的线速度，选项A错误;由于每隔1.6年金星离地球最近,则每隔

1.6年金星比地球多转1圈,即每隔0.8年太阳、地球、金星在一条直线上一次，则在16年内

金星比地球多转10圈，在16年内太阳、地球、金星有20