2026年高考物理一轮复习：人造卫星宇宙速度（练习）学生版+解析

第25讲人造卫星宇宙速度

真题演练

1.（2024.广东.高考真题）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近

某行星表面时以60m/s的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接,

背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg,背罩质量为50kg,该行星的质量和半径

分别为地球的、和地球表面重力加速度大小取g=10m/s2。忽略大气对探测器和背罩的

阻力。下列说法正确的有（）

A.该行星表面的重力加速度大小为4m/s2

B.该行星的第一宇宙速度为7.9km/s

C.“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为80m/s2

D.“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW

2.（2024•河北•高考真题）2024年3月2。日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在

月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道（如

图），近月点4距月心约为2.0xIgkm,远月点8距月心约为1.8xlOqkm,CD为隔圆轨道的

A.鹊桥二号从C经8到。的运动时间为12h

B.鹊桥二号在4、8两点的加速度大小之比约为81：1

C.鹊桥二号在c、。两点的速度方向垂直于其与月心的连线

D.鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于I1.2km/s

3.（2024.湖南高考真题）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的为地球表面的,，

O

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动，下列说法正确的是（）

4

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4倍

D.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的4倍

4.（2025・河北・高考真题）随着我国航天事业飞速发展，人们畅想研制一种核聚变能源星际飞

行器。从某星球表面发射的星际飞行器在飞行过程中只考虑该星球引力，不考虑自转，该星球

可观为质量分布均匀的球体，半径为凡，表面重力加速度为&）。质量为〃z的飞行器与星球中

（11A

心距离为「时，引力势能为他孔塔——（厂.&）。要使飞行器在距星球表面高度为扁的轨

r）

道上做匀速圆周运动，则发射初速度为（）

A.1go&B.j°C.D.JSgoKj

5.（2022•山东.高考真题）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫

星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，

沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行〃圈。已知地球半径为地轴心自转周

期为7,地球表面重力加速度为却则“羲和号”卫星轨道距地面高度为（）

地轴;

r（gRTY

[4n27T2）

模拟冲关

6.（2025•河南•模拟预测）2024年，中国天眼（FAST）发现了一颗距离地球约2000光年的脉

冲星，其质量约为太阳质量的1.5倍，半径约为15km。已知引力常量为6.67x10一“N・n?/kg?,

太阳质量约为2.0xl（）3Okg,则该脉冲星的第一宇宙速度约为（）

A.lxl067m/sB.lxl08m/s

C.2xl07m/sD.2xl08m/s

7.（2025•青海海东•模拟预测）火星为太阳系里四颗类地行星之一.火星的半径约为地球半仔

的一半，质量约为地球质量的十分之一，把地球和火星看作质量分布均匀的球体，忽略地球和

火星的自转，则火星与地球的第一宇宙速度大小之比约为（）

A.1：75B.2：5

C.3：5D.2：3

8.（2025•山东青岛・三模）我国高分十二号05星运行轨道高度为600km,地球同步轨道卫星高

度为35600km,地球半径为6400km。关于05星，下列说法正确的是（）

A.运行周期为40j^min

B.发射速度大于11.2km/s

C.能始终定点在地球表面某位置正上方

D.与同步轨道卫星运行线速度之比为瓦：1

9.（2025•重庆・二模）2025年4月24日，长征二号尸遥二十运载火箭发射成功，完成了中国

载人航天史上的第六次“太空会师”。空间站绕地球的运动可以看作匀速圆周运动，已知空间站

离地面高度为/?（约为400km）,地球半径为R（约为6400km）,地球表面的重力加速度为g,

引力常量为G,则（）

A.悬浮在空间站内的物体，不受重力的作用

3g

B.根据已知信息可以求得地球的平均密度为/

C.空间站运行的线速度与第一宇宙速度之比约为4:J万

D.空间站的向心加速度小于赤道上物体随地球自转的向心加速度

10.（2025•山西•三模）研究发现，地球自转速率在近儿年出现了反常的加快趋势，导致一天的

时长比标准的24小时略短。这一现象与长期潮汐减速的预期相反，引发了科学界的广泛关注。

不考虑其他变化，则由于地球自转速率的加快可能带来的影响是（）

A.地球赤道上的物体受到的重力变小B.地球同步卫星的轨道高度变大

C.地球的第一宇宙速度变小D.月球的公转周期变大

11.（2025・甘肃白银•模拟预测）我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新

技术。已知地球和火星的半径之比约为2：1,质量之比约为9：1。若在地球表面抛射绕地航

天器的最小抛射速度为W，在火星表面抛射绕火星航天器的最小抛射速度为％，则W与匕大

小之比约为（）

A.9：2B.3:72C.9:72D.2：9

12.（2025・陕西•模拟预测）2025年4月1日12时（）0分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征

二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，该卫星顺利进入在赤道上空的近

地圆轨道，绕地球自西向东运动。该卫星主要用于开展手机宽带直连卫星、天地网络融合等技

术试验验证。若试验成功，手机直连卫星上网不再是梦。关于该卫星，下列说法正确的是（）

A.站在地球赤道上的人观察到它向东运动

B.该卫星在圆轨道上运行速率大于7.9km/s

C.该卫星运行的加速度小于该高度处的重力加速度

D.该卫星的周期大于地球同步卫星的周期

13.（2025・湖南•一模）某天文爱好者观测绕地球做匀速圆周运动的卫星，测出不同卫星的线速

度以和轨道半径一，作出声-1图像如图所示，已知地球的半径为凡引力常量为G,则下列

说法正确的是（)

A.地球的质量为

7GTb

14.（2025・辽宁•二模）国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉

震撼。如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆

绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（）

缆绳一T配重

A.地面基站可以建设在北京

B.箱体在上升过程中质量越来越小

C.配重的线速度大于同步空间站的线速度

D.若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做向心运动

15.（2025•福建莆田•三模）如图所示，A是地球赤道上的一个物体，B是绕地球近地飞行做圆

周运动的极地卫星（轨道半径可以认为等于地球半径），A随地球自转做圆周运动的向心加速

度大小为〃,B绕地球做圆周运动的向心加速度大小为总，考虑地球自转，则地球赤道上的重

力加速度大小等丁（）

C.（攵-1）。D.（攵+1）々

16.（2025•北京丰台•二模）太空电梯是人类设想的一种通向太空的设备，如图所示，在地球赤

道上利用超轻超高强度材料建设直通高空的电梯，可以将卫星从地面运送到太空。已知地球质

量为M,半径为R,自转角速度为如引力常量为G,质量为叫与铀的两个质点若相距无穷

远时势能为零，则相距为，•时的引力势能为耳=-包经

同步卫星轨道

⑴求地球同步卫星的轨道半径凡；

（2）利用太空电梯将一质量为阳、静止在地球表面的卫星运送到同步卫星轨道，使其成为一颗

同步卫星。写出上述过程卫星机械能变化量的表达式（同步卫星的轨道半径可直接用以表示,

结果不用化简）;

⑶已知在距离地心约为0.7070处，将卫星相对电梯静止释放，卫星恰好不能撞击到地面。若

在距离地心0.7079至2.0R。高度范围内，将卫星从不同位置处相对电梯静止释放，请写出释

放后卫星与地心间距离如何变化。

17.（2025・安徽淮北•二模）2025年2月23日凌晨3时17分，中国“实践25号”卫星在距离地

面约36000千米的同步静止轨道上，成功完成人类航天史上首次“太空加油”，为濒临退役的北

4G7卫星注入142kg推进剂，使其寿命延长8年。设北斗G7卫星和“实践25号”卫星均绕地

球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）

A.北斗G7卫星定点于我国上空

B.北斗G7卫星的线速度大于第一宇宙速度

C.加注燃料后，北斗G7卫星的加速度大小不变

D.处在相同轨道上的“实践25号”加速可以追上北斗G7卫星

18.（2025•黑龙江吉林•模拟预测）北斗卫星导航系统是由24颗地球中圆轨道（MEO）卫星、

3颗地球静止轨道（GEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星共30颗卫星组成。

已知地球半径为R,地球表面赤道处重力加速度为,两种地球同步卫星到地心的距离均为kR,

地球中圆轨道卫星周期为同步卫星周期了的一半，如图所示。有关地球静止轨道卫星A、倾斜

地球同步轨道干星R与地球中圆轨道卫星C,下列说法正确的是（）

IGSO轨道

A.地球静止轨道卫星A和倾斜同步轨道卫星B均相对赤道表面静止

B.倾斜地球同步轨道卫星B的动能大于地球静止轨道卫星A的动能

C.地球表面赤道处重力加速度&产黄（％-1）氏

D.某时刻B、C两卫星相距最近，则再经卜时间两卫星间距离为

"9kR

19.（2025•广东惠州•模拟预测）“天关”卫星专注于高能天体物理和时域天文观测，绕地球做匀

速圆周运动时离地面高度约为600km,如图为“天关”卫星与某高轨卫星的位置关系，下列说法

正确的是（）

“天关”

高轨卫星

A.“天关”绕地运行的线速度小于地球第一宇宙速度

B.“天关”绕地运行的角运度小于地球自转的角速度

C.“大关”绕地运行的线运度小于高轨卫星的线速度

D.“天关”的机械能一定小于高轨卫星的机械能

20.（2025・四川绵阳•三模）鹊桥二号中继通讯卫星是地球与月球之间的“鹊桥鹊桥二号中继

卫星环月运行轨道视为圆轨道，与地球同步卫星周期相同为24h,已知地球质量约为月球质量

的81倍。鹊桥二号轨道半径为入地球同步卫星轨道半径为R,则（）

A.r<RB.r=RC.R<r<9RD.r=9R

21.（2025・海南•三模）由于地球的自转，地球赤道和两极处的重力加速度有差别。己知赤道处

重力加速度为g,两极处重力加速度为/,地球可以看作半径为R的均匀球体，引力常量为G,

下列说法正确的是（）

A.地球自转的角速度大小为J吐旦

地球自转的角速度大小为

同步卫星距地面的高度为

g'-g

同步卫星距地面的高度为

g'-g

22.（2025•四川南充•三模）2025年2月20口，实践25号卫星与超期服役的北斗3号G7星在

3.6万公里高空对接，为G7星注入月井类推进剂，实现了人类首次地球静止轨道卫星的在轨燃

料补给。下列说法正确的是（：）

A.北斗G7星不受地球的万有引力

B.北斗G7星可能出现在北极的正上空

C.北斗G7星绕地球的公转周期约为24小时

D.实践25号卫星向正后方喷气就可以追上同轨道的北斗G7星

23.（2025•山东青岛•模拟预测）我国计划完成下一代北斗系统关键技术攻关，形成由地球同步

卫星和中轨道卫星组成的星座体系。如图甲所示，同步卫星。和中轨道卫星人在同一平面内环

绕地球同向做匀速圆周运动。两卫星之间距离4随时间「变化关系如图乙所示。已知地球半径

为R,地球表面重力加速度为g,不考虑卫星间的作用力，下列说法正确的是（）

A.。与人的轨道半径之比为2:1

B.。与〃的线速度之比为1:2

24

C.图乙中％的值为亍力

Di卫星所在处的重力加速度大小吗

24.（2025・河南•模拟预测）假设质量为用的宇宙飞船在登月之前绕月球做半径为，的匀速圆周

运动，如图所示太阳光为平行光，宇宙飞船在每转一周的过程中，从M到N看不到太阳光,

己知月球的中心为。，AMON=20,月球的第一宇宙速度为%,引力常量为G,下列说法

正确的是（）

A.月球的半径为/・cos26

B.月球表面的重力加速度大小为一”—

rtan0

20r

C.宇宙飞船从〃到N的运动时间为市命

D.宇宙飞船的角速度为“Sm0

25.（2025•全国•模拟预测）2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员在空间站机械臂和地面

科研人员的配合支持下，完成了空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装、舱外设备设施

巡检等任务。将我国空间站绕地球运动的轨道看成半径为一的圆轨道，其在轨运行周期约为9（）

分钟。假设从空间站向下投放一卫星，用一长为4（。=〃）的轻绳与卫星（有动力）相连,

慢慢从空间站放下直到轻绳伸直，投放过程中及稳定时卫星、空间站、地心三者共线，之后断

开连接绳且立即关闭卫星动力系统，让其独自运动。不计空气阻力，关于这一过程，下列说法

正确的是（）

A.卫星下降过程需要向前喷气

B.断开轻绳前，卫星所受合力为零

C.关闭动力系统后，卫星仍做圆周运动

D.关闭动力系统后，卫星绕地球运动的周期可能为95min

26.（2025・陕西咸阳・模拟预测）2024年9月21日发生海王星冲日现象，即海王星、地球、太

阳三者处于同一直线，此时是观察海王星的最住时间。已知地球到太阳距离为1个天文单位,

海王星到太阳距离约为30个天文单位，则下列说法正确的是（）

._____海王星

■

'、\太阳//

A.发生海王星冲日时太阳位于地球和海王星之间的某一点

B.海王星绕太阳公转的周期约为164年

C.上一次出现海王星冲日现象是在2022年9月的其一天

D.在相同时间内，海王星、地球与太阳中心连线扫过的面积相等

27.（2025.山东滨州.二模）如图所示，地球同步轨道上的卫星A与更高轨道上的卫星B都绕

地球做匀速圆周运动，且与地球自转方向相同。已知地球自转周期为了，某时刻二者距离最近，

再经过时间二者第一次相距最远。则（）

B

A.B的运动周期为；;一-

2t—T

B.B的运动周期为」二

2t-T

C.A运行的线速度小于B的线速度

D.A运行的向心加速度小于B的向心加速度

28.（2025・河北•模拟预测）“北斗”卫星导航系统是我国自主研制开发的区域性三维卫星定位与

通信系统。假设系统中有在同一轨道平面上同向运行的两颗地球卫星P、Q，其对地张角分别

为a、其中。＞夕，如图所示。已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g。求:

⑴卫星P运行的线速度；

（2）两颗卫星相邻两次距离最近的时间间隔。

29.（2025・河北•模拟预测）如图所示，卫星B在轨道3上绕地球做匀速圆周运动，航天器A

在近地轨道1（离地面的高度可忽略）上运动，周期为T,两个天体的轨道面重合，绕行方向

Q

相同，航天器每经过,丁时间经过卫星B正下面一次。航天器通过转移轨道2与卫星B成功

对接。地球半径为此引力常量为G。下列说法中正确的是（）

A.地球的密度约为

B.地球表面重力加速度为空-R

T2

C.卫星B的轨道半径为4R

D.航天器从轨道1到轨道3的最短时间为之叵丁

4

30.（2025•重庆九龙坡・二模）中国神话源远流长，以女蜗命名的小行星150Nuwa（当成球形）

的半径约为75km,密度约为地球密度的一半，它绕太阳公转轨道半径约为地球公转轨道半

径的3倍。已知地球半径6370km,地球表面重力加速度取10m/s?,取^^^85。下列

75

说法正确的是（）

A.150Nuwa表面的重力加速度约为'm/s?

17

B.15（）Nuwa的“第一宇宙速度”约为地球的巫

170

C.150Nuwa绕太阳公转周期约为强年

D.150Nuwa相邻两次离地球最近的时间间隔约为3-1年

第25讲人造卫星宇宙速度

真题演练

1.（2024.广东.高考真题）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近

某行星表面时以60m/s的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接,

背罩与降落伞保持连接。己知探测器质量为lOOOkg,背罩质量为50kg,该行星的质量和半径

分别为地球的，和;。地球表面重力加速度大小取g=10m/s2。忽略大气对探测器和背罩的

阻力。下列说法正确的有（）

A.该行星表面的重力加速度大小为4m/s2

B.该行星的第一宇宙速度为7.9km/s

C.“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为80m。

D.“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW

【答案】AC

根据隼=叫

【详解】A.在星球表面,

可得g=等

行星的质量和半径分别为地球的1和;。地球表面重力加速度大小取g=10m/s2,可得该行

10乙

星表面的重力加速度大小g'=4m/s2

故A正确;

2

B.在星球表面上空，根据万有引力提供向心力G”二机二

R2R

GM

可得星球的第一宇宙速度u=

行星的质量和半径分别为地球的木和可得该行星的第一宇宙速度晞=且加

地球的第一宇宙速度为7.9kiWs,所以该行星的第一宇宙速度晞=^x7.9km/s

故B错误；

C.“背罩分离”前，探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动，对探测器受力分析，

可知探测器与保护背罩之间的作用力F=mg'=4000N

“背罩分离''后，背罩.所受的合力大小为4000N,对背.罩，根据牛顿第二定律尸=〃?%

解羿a=80m/s2

故C正确；

D."背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率P=mg'u=l（X）0x4x6（）W=240kW

故D错误。

故选ACo

2.（2024.河北.高考真题）2024年3月20日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在

月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道（如

图），近月点4距月心约为2.0x18km,远月点2距月心约为1.8x104km,CQ为用圆轨道的

A.鹊桥二号从C经8到。的运动时间为12h

B.鹊桥二号在A、8两点的加速度大小之比约为81：1

C.鹊桥二号在C、。两点的速度方向垂直于其与月心的连线

D.鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s

【答案】BD

【详解】A.鹊桥二号围绕月球做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，从A-C-8做减速运

动，从3To-A做加速运动，则从的运动时间大于半个周期，即大于12h,故A错

误；

B.鹊桥二号在A点根据牛顿第二定律有

厂Mm

G——=ma、

同理在8点有

厂Mm

G——=man

%

带入题中数据联立解得

aA：aB=81：1

故B正确；

C.由于鹊桥二号做曲线运动，则可知鹊桥二号速度方向应为轨迹的切线方向，则可知鹊桥二

号在C、。两点的速度方向不可能垂直于其与月心的连线，故c错误；

D.由于鹊桥二号环绕月球运动，而月球为地球的“卫星”，则鹊桥二号未脱离地球的束缚，故

鹊桥二号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9km/s,小于地球的第二宇宙速度11.2km/s,

故D正确。

故选BDo

3.（2024・湖南•高考真题）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:，

O

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动，下列说法正确的是（）

4

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J|倍

【答案】BD

【详解】AB.返回舱在该绕月轨道上运动时万有引力提供向心力，且返回舱绕月运行的轨道

为圆轨道，半径近似为月球半径，则有

万万

其中在月球表面万rr引力和重力的关系有

M月帆

G^^二mg月

联立解得

由于第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，同理可得

代入题中数据可得

瓜

u月=77匕也

14

故A错误、B正确;

CD.根据线速度和周期的关系有

7=

v

根据以上分析可得

丁月=由地

故C错误、D正确;

故选BDo

4.（2025・河北・高考真题）随着我国航天事业飞速发展，人们畅想研制一种核聚变能源星际飞

行器。从某星球表面发射的星际飞行器在飞行过程中只考虑该星球引力，不考虑自转，该星球

可观为质量分布均匀的球体，半径为凡，表面重力加速度为心。质量为机的飞行器与星球中

、

心距离为，•时，引力势能为加g。-（r../?0）o要使飞行器在距星球表面高度为Ro的轨

〃）7

道上做匀速圆周运动，则发射初速度为（）

A.Jg(AB.38凡C，2go&D.7^^

【答案】B

【详解】飞行器在轨道半径尸=2%处的总机械能包括动能和势能。

引力势能为耳=："吆。&

GMmGMm

根据万有引力提供向心力--2=,在地球表而有一^-="go，解得轨道速度满

（2&J

2

足声=,对应动能Ek=—mv=—mgoR），总机械能E总=；〃怎与

根据机械能守恒，初始动能;〃优=",解得％=

故选B。

5.（2022・山东•高考真题）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫

星围绕地球的运动视为匀速留周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直.卫星每天在相同时刻,

沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行〃圈。已知地球半径为地轴R,自转周

期为。地球表面重力加速度为g,贝广羲和号''卫星轨道距地面高度为（）

地轴:

B.

<GR2T2y

c.-RD.

、4/?2n2)

【答案】C

【详解】地球表面的重力加速度为g,根据牛顿第二定律得

GMm

k二3

解得

GM=gif

根据题意可知，卫星的运行周期为

T

T'=-

n

根据牛顿第二定律，万有引力提供卫星运动的向心力，则有

GMm4/

-----7=m-7(八〃)

(R+/Z)2r2

联立解得

gR于

h=l-R

加/

故选Co

模拟冲关

6.(2025•河南•模拟预测)2024年，中国天眼(FAST)发现了一颗距离地球约2()0()光年的脉

冲星，其质量约为太阳质量的1.5倍，半径约为15km。已知引力常量为6.67xl(T“N・m2/kg2,

太阳质量约为2.0xl()30kg,则该脉冲星的第一宇宙速度约为()

A.lxl07m/sB.lxl08m/s

C.2xl07m/sD.2xl0sm/s

【答案】B

2

【洋解】第一宇宙速度等于最大环绕速度，由G粤=加1

R2R

可得=-/6.67xl(r"xl.5x2.Oxl()3o

,'"V-F_V1.5x0«IxlO^m/s

故选Bo

7.（2025•青海海东•模拟预测）火星为太阳系里四颗类地行星之一，火星的半径约为地球半径

的一半，质量约为地球质量的十分之一，把地球和火星看作质量分布均匀的球体，忽略地球和

火星的自转，则火星与地球的第一宇宙速度大小之比约为（）

A.1：75B.2：5

C.3：5D.2：3

【答案】A

2

【详解】根据万有引力提供向心力（7驾二加二

R2R

可得也=匹豆=」

”也VM地E火

故选Ao

8.（2025・山东青岛•三模）我国高分十二号05星运行轨道高度为6（）（）km,地球同步轨道卫星高

度为35600km,地球半径为6400km。关于05星，下列说法正确的是（）

A.运行周期为40j^min

B.发射速度大于11.2km/s

C.能始终定点在地球表面某位置正上方

D.与同步轨道卫星运行线速度之比为J而：1

【答案】A

（600+6400）’（35600+6400）'

【详解】A.根据开普勒第三定律得^一方一L=^~-----1

T-（24x60）

解得T=4076min

A正确;

B.若发射速度大于U.2km/s,就飞出地球了，所以发射速度小于U.2km/s,B错误；

C.其运行周期小于24h,不能始终定点在地球表面某位置正上方，C错误；

D.根据牛顿第二定律得G华=加上

解得y

与同步轨道卫星运行线速度之比为M:岭=V35600+6400:4600+6400=76:1

D错误。

故选Ao

9.（2025・重庆・二模）2025年4月24日，长征二号尸遥二十运载火箭发射成功，完成了中国

载人航天史上的第六次“太空会师空间站绕地球的运动可以看作匀速圆周运动，已知空间站

离地面高度为/?（约为400km）,地球半径为R（约为6400km）,地球表面的重力加速度为g,

引力常量为G,则（）

A.悬浮在空间站内的物体，不受重力的作用

B.根据已知信息可以求得地球的平均密度为二小:八

C.空间站运行的线速度与第一宇宙速度之比约为4:J万

D.空间站的向心加速度小于赤道上物体随地球自转的向心加速度

【答案】C

【详解】A.悬浮在空间站内的物体，受万有引力作用，即受到重力作用，A错误；

R.地球的平均密度为夕=耳

3

在地面附近，万有引力等于重力，则有6丁丁=，咫

B错误；

C.根据万有引力提供向心力则有6粤=相匕

rr

所以空间站运行的线速度与第一宇宙速度之比约为上=J-3

6400+400-布

C正确;

Mm

D.根据万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律，则有6—=相。

由于空间站的轨道半径小于静止卫星的轨道半径，所以空间站的向心加速度大于静止卫星的向

心加速度，I向赤道上物体随地球转的角速度与静止卫星的角速度相等，根据〃二刃2/可知，

静止卫星的向心加速度大于赤道上物体的向心加速度，所以空间站的向心加速度大于赤道上物

体随地球自转的向心加速度，D错误。

故选Co

10.（2025•山西•三模）研究发现，地球自转速率在近几年出现了反常的加快趋势，导致一天的

时长比标准的24小时略短。这一现象与长期潮汐减速的预期相反，引发了科学界的广泛关注。

不考虑其他变化，则由于地球自转速率的加快可能带来的影响是（）

A.地球赤道上的物体受到的重力变小B.地球同步卫星的轨道高度变大

C.地球的第一宇宙速度变小D.月球的公转周期变大

【答案】A

【详解】A.处于地球赤道上的物体，由牛顿第二定律得9犁一〃zg=机匕

R?R

可知地球的自转速率加快，物体需要向心力变大，重力将变小，A正确;

GMm4/z、

B.对地球同步卫星有际广（R+"）

地球的自转速率加快，自转周期变小，故轨道高度变小，B错误;

C.设地球第一宇宙速度为匕，则丝丝二相三

R2R

可知与地球自转无关；C错误;

D.设月球绕地球做匀速圆周运动的周期为7；月地距离为广，有乂GM华m=桃4会乃2,•

r2T2

得了=2乃小匚匚，与地球自转无关，D错误。

\GM

故选Ao

11.（2025.甘肃白银.模拟预测）我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新

技术。己知地球和火星的半径之比约为2：1,质量之比约为9：1。若在地球表面抛射绕地航

天器的最小抛射速度为4,在火星表面抛射绕火星航天器的最小抛射速度为％，则W与匕大

小之比约为（）

A.9：2B.3:历C.9：V2D.2：9

【答案】B

【详解】抛射航天器所需要的最小抛射速度为中心天体的第一宇宙速度，根据万有引力提供向

、上士-Mm

心力fjG——=m—

R2R

可得中心天体的第一宇宙速度v=，等

所以在地球表面和火星表面抛射航天器所需的最小抛射速度大小之比约为3:五。

故选Bo

12.（2025・陕西•模拟预测）2025年4月1日12时00分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征

二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，该卫星顺利进入在赤道上空的近

地圆轨道，绕地球自西向东运动。该卫星主要用于开展手机宽带直连卫星、天地网络融合等技

术试验验证。若试验成功，手机直连卫星上网不再是梦。关于该卫星，下列说法正确的是（）

A.站在地球赤道上的人观察到它向东运动

B.该卫星在圆轨道上运行速率大于7.9km/s

C.该卫星运行的加速度小于该高度处的重力加速度

D.该卫星的周期大于地球同步卫星的周期

【答案】A

【详解】AD.由题意知，该卫星在赤道上空，为近地圆轨道卫星，绕地球自西向东运动，与

地球自转方向一致。近地圆轨道，轨道高度较低，卫星周期远小于地球自转周期（H星周期约

9（）分钟，远小于地球自转的24小时）。

977

由办二丝•得，卫星角速度大于地球的自转角速度，从赤道观察，卫星相对地面向东运动，又

T

地球同步卫星的周期等于地球的自转周期，故A正确，D错误;

B.设地球半径为R,卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力

由牛顿第二定律得G华=77Z—

可见，VCC-y=r,1越大，口越小

当r=H时，第一宇宙速度W=7.9km/s是卫星的最小发射速度和最大绕行速度

卫星在近地轨道时—>/?,其运行速率将小于7.9km/s,故B错误;

C.卫星运行的向心加速度〃由万有引力提供，设该高度处的重力加速度为父

Mm

由牛顿第二定律得Gy=〃以

r

同埋G——=mg

故得。=g'

即卫星运行的加速度等于该高度处〃（力=r-R）处的重力加速度，故C错误;

故选Ao

13.（2025・湖南•一模）某天文爱好者观测绕地球做匀速圆周运动的卫星，测出不同卫星的线速

度U和轨道半径，作出图像如图所示，己知地球的半径为凡引力常量为G,则下列

r

B.地球的第一宇宙速度为

C.地球表面的重力加速度为就

D.线速度为&的卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积为寻

【答案】ACD

【详解】A.卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力G等二机£

1

可得y0=GM-

结合图像可得GM

b

解得

Gb

故A正确；

B.对于地球近地卫星，同理，根据6牛=加岂

R2R

解得「春

故B错误；

Mm

C.根据万有引力等于重力Gr=〃际

R'

解得g=£

故C正确；

D.由题图可得线速度为，;的卫星绕地球做圆周运动的半径〃二1

2兀一2兀

则卫星做圆周运动的周期7=—

vby[a

兀/_&

则单位时间内扫过的面积S0二

故D正确。

故选ACDo

14.（2025.辽宁•二模）国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉

震撼。如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆

绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（）

缆绳7配重

空间/同步轨道

箱体,

匚地面

。基站

A.地面基站可以建设在北京

B.箱体在上升过程中质量越来越小

C.配重的线速度大于同步空间站的线速度

D.若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做向心运动

【答案】C

【详解】A.根据题意可知缆绳相对地面静止，则整个同步轨道一定在赤道正上方，所以地面

基站不可能建设在北京，故A错误；

B.质量是物体的基本属性，不随物体的位置、状态等因素改变，箱体在上升过程中，位置变

化，但质量不变，故B错误；

C.根据u=C是线速度，是角速度，，•是圆周运动半径）由于配重和同步空间站向速

度。相同，配重的圆周运动半径大于同步空间站，所以配重的线速度大于同步空间站的线速

度，故c正确；

D.若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重所需向心力不足，将做离心运动，而非向心运动，

故D错误。

故选Co

15.（2025•福建莆田•三模）如图所示，A是地球赤道上的一个物体，B是绕地球近地飞行做圆

周运动的极地卫星（轨道半径可以认为等于地球半径），A随地球自转做圆周运动的向心加速

度大小为〃,B绕地球做圆周运动的向心加速度大小为履，考虑地球自转，则地球赤道上的重

力加速度大小等于（）

C.（攵-1）。D.（攵+1）々

【答案】c

【茅解】A在赤道上，有G”等=根、&+“久且

近地匕行的B卫星，根据万有引力提供向心力，有6赞=切?B。

R

联立两式解得g=（左-1）。

故选Co

16.（2025•北京丰台•二模）太空电梯是人类设想的一种通向太空的设备，如图所示，在地球赤

道上利用超轻超高强度材料建设直通高空的电梯，可以将卫星从地面运送到太空。已知地球质

量为M,半径为R,自转角速度为①，引力常量为G,质量为町与〃”的两个质点若相距无穷

远时势能为零，则相距为，•时的引力势能为纥=-9鹤

r

同步卫星轨道

⑴求地球同步卫星的轨道半径凡；

（2）利用太空电梯将一质量为阳、静止在地球表面的卫星运送到同步卫星轨道，使其成为一颗

同步卫星。写出上述过程卫星机械能变化量的表达式（同步卫星的轨道半径可直接用&表示，

结果不用化简）；

⑶己知在距离地心约为0.7070处，将卫星相对电梯静止释放，卫星恰好不能撞击到地面。若

在距离地心0.707凡至2.0%高度范围内，将卫星从不同位置处相对电梯静止释放，请写出释

放后卫星与地心间距离如何变化。

【答案】⑴停

（2）见解析

（3）见解析

-Mm2n

【详解】（1）同步卫星的角速度与地球自转角速度相等，则有GR=加"4

解得凡=心±

Vco

（2）动能的变化量△线

……Mm（人Mm\

势能的变化量△4二-Gy--G一二

%IKJ

机械能的变化量△石=△"+八1

结合上述有凡=J”

V（0~

「门。

即有6丁Mm二机。2一6；

AK—Mm

解得AE=-G三不飙。*G等

，“o

80/?0)2+等'Mm、

上述表达式也可为AE=——G-----

22」|_、)IR)

*二纲哂…当耐-G专

（3）情况1；从0.7070到凡释放，卫星与地心的距离先减小后增大;

情况2：在此释放，卫星与地心的距离保持不变;

情况3：从《到痣4）释放，卫星与地心的距离先增大后减小;

情况4：从次飞到2%释放，卫星与地心的距离一直增大。

其中，当;机（公尸）2-G卓=0时，卫星脱离地球束缚，联立同步卫星的动力学方程:

E0

解得r=啦&

17.（2025・安徽淮北•二模）2025年2月23日凌晨3时17分，中国“实践25号”卫星在距离地

面约36000千米的同步静止轨道上，成功完成人类航天史上首次“太空加油”，为濒临退役的北

4G7卫星注入142kg推进剂，使其寿命延长8年。设北斗G7卫星和“实践25号”卫星均绕地

球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）

A.北斗G7卫星定点于我国上空

B.北斗G7卫星的线速度大于第一宇宙速度

C.加注燃料后，北斗G7卫星的加速度大小不变

D.处在相同轨道上的“实践25号”加速可以追上北斗G7卫星

【答案】C

【详解】A.北斗G7卫星在同步静止轨道上，位于赤道平面内，故不能定点于我国上空，故

A错误；

।cMmv2

B.由G——=tn—

广r

得T

第一宇宙速度为卫星贴近地球表面飞行时的线速度，北斗G7卫星的轨道半径大于地球半径,

故北斗G7卫星的线速度小于第一宇宙速度，故B错误;

C.由G——=nui

厂

得a=G3

加注燃料后，北斗G7卫星的加速度大小不变，故C正确；

D.处在相同轨道上的“实践25号”加速，则会做离心运动，不可以追上北斗G7卫星，故D错

误。

故选C。

18.（2025•黑龙江吉林•模拟预测）北斗卫星导航系统是由24颗地球中圆轨道（MEO）卫星、

3颗地球静止轨道（GEO）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星共30颗卫星组成。

已知地球半径为R,地球表面赤道处重力加速度为，两种地球同步卫星到地心的距离均为kR,

地球中圆轨道卫星周期为同步卫星周期T的一半，如图所示。有关地球静止轨道卫星A、倾斜

地球同步轨道卫星B与地球中圆轨道卫星C,下列说法正确的是（）

IGSO轨道

A.地球静止轨道卫星A和倾斜同步轨道卫星B均相对赤道表面静止

B.倾斜地球同步轨道卫星B