第四章 专题强化五 卫星运动的三类问题-【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习（人教版2019）

国高考一轮总复习·物理 专题强化五 卫星运动的三类问题 专题解读 1,本专题是万有引力定律在卫星运行中的基本运用，卫星变轨中运行参量及能量变化的分析，双星及多星 问题，卫星的追及相遇问题是近年来各省市高考命题的热点，以选择题形式在高考题中出现，题目比较 简单。 2.学好本专题有助于学生更加灵活地应用万有引力定律，加深对力和运动关系的理解。 3.需要用到的知识：牛顿第二定律，万有引力定律，圆周运动规律等。 探究热点 链视角 对亚客案P502 热点 卫星变轨和能量问题（互动共研） 续表 精讲导学 在一个确定的圆（椭圆）轨道上无动力运行时机械能 机械能 守恒。若卫星在I,Ⅱ，Ⅲ锁道的机械能分别为E, E、E1,则E<EE 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 [例1]2021年2月，“天问 次变轨方可到达预定轨道，如 号”探测器成功实施近火制 图所示。 动，进入环火椭圆轨道，并 (1)为了节省能量，在赤道上顺 于2021年5月软着陆火星 着地球自转方向发射卫星到圆 表面，开展巡视探测等工 轨道1上。 作，探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意 (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 图如图所示，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为 圆。探测器经轨道【、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆 道Ⅱ (3)在B点（远地点）再次点火加速进入圆轨 火星，O点是轨道I、Ⅱ、Ⅲ的切点，O,Q还分别 是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。下列关 道Ⅲ. 于探测器说法正确的是 () 2.卫星运行各物理量的大小比较 A.由轨道I进入轨道Ⅱ需在O点减速 设卫星在图中圆轨道I和Ⅲ上运行时的速率分别为 B.在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行 移，在轨道Ⅱ上过A点和B点速率分别为⅓ 的周期 在A点加速，则>斗，在B点加速，则路>，又 C.在轨道Ⅱ上运行的线速度大于火星的第一宇 因1>马，故有>则>马> 宙速度 D.在轨道Ⅲ上，探测器运行到O点的线速度大 加 在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从图中轨 于运行到Q点的线速度 道I还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同， 针对训练 同理，经过B点加速度也相同 1.2022年4月13日，神舟十三 轨道2 号飞船在历经了183天的太 轨道L 设卫星在图中I、Ⅱ，Ⅲ轨道上运行的周期分别为 周 T、T、T,轨道半径分别为（半长轴）、，由开 空航行之后，成功返回地球。 普精第三定律子-可知工，<T:<万 神舟十三号此行的主要任务 之一是进入太空并与天官空 间站进行对接，飞船的运动 90 第四章曲线运动与万有引力定律回 可简化为如图所示的情境，圆形轨道2为天宫空 向与空间站天和核心舱成功分离，分离后空间站仍 间站运行轨道，椭圆轨道1为载人飞船运行轨 沿原轨道飞行，飞船下降到空间站下方200m处的 道，两轨道相切于P点，Q点在地面附近，是轨道 过渡轨道并进行调姿，由径向飞行改为横向飞行。 1的近地点，则下列判断正确的是 () 绕行5圈后，经过制动减速，自由滑行，进人大气 A.载人飞船可在到达轨道2后不断加速追上空 层、着陆返回四个阶段，如图为该过程的示意图 间站实现对接 下列说法正确的是 ( B.载人飞船在轨道1上P点的加速度等于空间 A.与空间站分离前飞船运行的 过测 空河站 站在轨道2上P点的加速度 速度大于第一宇宙速度 轨道 C.载人飞船在轨道1上经过Q点时的速度等于 B.与空间站分离后进入大气层 7.9 km s 之前，飞船的加速度逐渐 D.载人飞船从Q点向P点运动过程中，万有引 增大 力不做功 C,与空间站分离后进人大气层之前，飞船的机 2.神舟十三号载人飞船返回舱首次采用快速返回模 械能守恒 式，于2022年4月16日9时56分在东风着陆场成 功若陆。返回的大致过程如下：0时44分飞船沿径 D.飞船在大气中减速阶段处于失重状态 热点2 双星或多星模型（方法模型） 精讲导学 1.多星系统的条件 (1)各星彼此相距较近。 g 乙 (2)各星绕同一圆心做匀速圆周运动. A.两黑洞质量之间的关系一定是m,>m 2.多星系统的结构 B.黑洞A的运行角速度小于黑洞B的运行角 类型 双星模型 多星模型 速度 -+ C.人类要把字航器发射到距黑洞A较近的区域 结构图 进行探索，发射速度一定大于第三宇宙速度 D,若两黑洞间的距离一定，把黑洞A上的物质 移到黑洞B上，它们运行的周期变大 由两星之间的万有 运行所需向心力都由 规律方法 向心力 引力提供，故两星的 其余行星对其万有引 双星模型的“两等”与“两不等” 向心力大小相等 力的合力提供 运动参量 各行星转动方向相同，周期，角速度相等 (1)它们的角逃度相等， 双星 (2)双星败匀追国周运动的向心力由它们之 问题的 间的万有引力提供，即它们受到的向心力大 类型突破 “两等” 小总是相等的 类型1 双星模型 (1)双星做匀地圆周运动的圆心是它们连线 [例2]如图甲所示，河外星系中两黑洞A、B的质 上的一点，所以双星做匀逸圆周运动的半径 量分别为m1和m2,它们以两者连线上的某一点 双星 与双星间的距离是不相等的，它们的轨道半 问题的 为圆心做匀速圆周运动。为研究方便简化为如 径之和等于它们之间的距离。 “两不等 图乙所示的示意图，黑洞A和黑洞B均可看成 (2)由加1r=m2细5知，由于m1与限一 球体，OA>OB,且黑洞A的半径大于黑洞B的 般不相等，故与了一般也不相等 半径，下列说法正确的是 91® 国高考一轮总复习·物理 类型2多星模型 针对训练 [例3]（多选）宇宙中存在一些离 其他恒星较远的三星系统，其中 3.(多选)如图所示，天文观测中观测到有质量相等 一种三星系统如图所示。三颗质 的三颗天体位于边长为l的等边三角形△ABC 量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点， 三个顶点上，三颗天体均做周 三角形边长为R。忽略其他星体对它们的引力 期为T的匀速圆周运动。已 作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速 知引力常量为G,不计其他天 圆周运动，引力常量为G,则 体对它们的影响，关于这个三 A,每颗星体做圆周运动的线速度大小为、 Gm 星系统，下列说法中正确的是 A.三颗天体的质量均为4红 3Gm 3GT B.每颗星体做圆周运动的角速度为、 R B.三颗天体的质量均为y3元 3GT C.每颗星体做圆周运动的周期为2x√3Gm R D.每颗星体做圆周运动的加速度与三星的质量 C三颗天体线速度大小均为号 无关 D.三颗天体线速度大小均为2y3x 3T 热点 卫星（或天体）的追及相遇问题（互动共研） 精讲导学 T T A. B.- 1.相距最近 2(k+1) -1 两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半 T。 C. 不 D. 2(√R-1) k+1 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(mA一w)1=2π(n=1,2, 针对训练 3,…) 4.(2023·湖北卷)2022年12月8日，地球恰好运 2.相距最远 行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直 当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫 线，此现象被称为“火星冲 星相距最远，从运动关系上，两卫星运动关系应 日”。火星和地球几乎在同一 满足(m一w)1=(2n-1)π(n=1,2,3,…)。 平面内沿同一方向绕太阳做 圆周运动，火星与地球的公转 典例剖析 轨道半径之比约为32，如图 所示。根据以上信息可以得出 [例4]如图所示，A、B为地球的两个轨道共面的 A.火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27：8 人造卫星，运行方向相同，A为 B.当火星与地球相距最远时，两者的相对速度 最大 地球同步卫屋，A、B两卫星的 地球 C.火星与地球表面的自由落体加速度大小之比 轨道半径的比值为k,地球自转 约为9：4 周期为T。。某时刻A、B两卫 D.下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8 星距离达到最近，从该时刻起到A、B间距离最 日之前 远所经历的最短时间为 请完成《课时检测训练18》 92null