第5讲 人造卫星宇宙速度-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

考点三 [例引【解折】A以对于望球近地卫星，根据G-m发，可 2 [例7门【解析】A.根据平衡条件得F=mg,解得g= F GM A错误； 得星球的第一宇亩选度一√尺，代入数据可得木星的第一宇 B根据牛颜第二定律得mg=m尺，解得v√ 下，B正确： 宙速度大的是地球的5,4倍，故A正确，B错误： 4π 心核搭黄金代接g=6解释N=器。 CmC错： CD.根据万有引力提供向心力GM三m节，可得T月 r2 4 3F D.根据密度公式得M=p·子R,解得p=GmRD错误，故 2列√Cm代入致据可得木星的公转周期大的是地球的55倍， 故CD错误.故选A. 选B. 【答案】A 【答案】B 对点训练 [例8]【解析】设太阳，地球、月球的半径分别为R女、R地，R月· 2.法CDAB.同步卫星与地球自转的角这度相同，即，=似，对 月球绕地球转动的半径为「月，地球绕太阳转动的半径为「地，根 据题意，由几何关系，有尺三尽，根据万有引力提供向心力，有 里星bc,时G0三m可得u=√，可知4<w·可得 2 r ra GMm1=mn GM&M业=M不】 「地，星球的密度 根据T=红，可得T,=T>T,选项AB错误： P她= C时ac根据v=ar,可知<议对卫显，则6恤-m号，可 GM (停)，故D运确AB.C溪。 得一√r ,可知彩<%，即<<，选项C正确： 【答案】D D.对ac报据a=wr,可知a<4,对卫星bc,则GM =ma,可 对点训练 选CA,抛运动水平位移x=h1,竖直方向微匀变速运动 得a= GM r ,可知an<a,即a<a,<a6,逃项D正确：故选CD. =g2,所以r-28 考点二 [例3]【解析】A.“鹊桥二号”依然绕地球运动·其发射速度应大 由图可得，针幸分别为如=1.5，=是，所以怎 2，故 于7.9km/s,小于11,2km/5,故A错误：B.“鹤桥二号”的向心 go 力由月球引力和地球引力共同提供，故B错误C.依题意，“鹊桥 A错误： 二号”随月球绕地球同步公转，可知绕地球适动的周期约等于月 且标据6=m发可得，第一字南老度=V欧。 球绕地琼运动的周期.故C正确：D.“鹊桥二号”若刚好位于L 点，由几何关系可知，通讯范国较小，不能够更好地为嫦缄六号 又国为P半径是Q半径的7，所以号-之故B辑误： 探测器提供道信支持。故D错误.故选C, 【答案】C CD.根据G=mg,可得MR 对点训练 R 3.选CA.飞船落到月面前绕月球表面附近做角连度为细的匀逸 行里的体教为V=言R,害度为p世-器可得智 M 国周适动，则有G=m产R, g 1 故C正确，D错误.故选C 又N=p·言式，联立解得月浆的害度为p一微故A错误： 第5讲人造卫星 宇宙速度 B.在A点时的登直分谁度大小为=tan37”=手，在C点 3 知识储备夯基 1.匀速圆周万有引力2.(2)等于3.7,9最大最小地球 时的登直分建度大小为g=an53”=3,向上为正，从A到 太阳 25v 思考判断(1)×(2)×(3)/(4)×(5)√(6)×(7) C由运动学公式得一6-%一，解得g一，故B错误： 核心考点研磨 考点一 CD.根搭G=M =mg=maR. [例1]【解析】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周 25V 期：根搭G=m答，可得T=2√瓜可知大差的公转半 可得月球的丰整为R是-器 月球的第一宇宙建度大小等于卫星在月浆表面轨道绕月球做匀 至大于地球的公转率径，故C错读：根据G恤=m?,寸 建围周运的线建度，则有助=0R-密故C正璃，D蜡民。 r 故送C G,可知火星公转的线速度小于地球公转的线速度，故A 星.选BDA.卫星A加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫 星C,故A错误： 错误：根搭如票可知火星公转的角建度小于地球公特的角速 B.根据题意可知，A、B再次相距最近时，A、B两卫星转过的角度 相差2π，设经过的时间为1，则有 度，故B错误：根搭GMm=ma,可得a=GW,可知火星公转的加 r2 ()=2x解得1故B正： TI T2 速度小于地球公转的加速度，故D正确. C,根据题意可知，万有引力提供向心力，则卫星的向心力大小为 【答案】D 对点训练 F-GMm.由于不知道卫星A,B,C的质量关系，则无法确定三 1.选C 个卫星向心力的关系，故C错误： 月球 月球和卫生质量大小无法判斯，A错误： D.绕地球递动的卫星与地心连线在极短时间【内扫过的面积为 ⊙、卫星 F无=G大达系F万、F大小关 S=之由万有引力提供向心力有=m二 2不确定 系均不确定，B、D带误； 电球M 联立，可得S=2VGF,可知，由于A的轨道半径大于B的轨 FH=FA 停=mA广w--,和等C正确 Mm 道半径，由累积求和思想可知，在相同时间内，A与地心连线扫 过的面积大于B与地心连线扫过的面积，故D正确，故进BD. 546金榜题名 1 创新高考总复习物理 第5讲人造卫星 宇宙速度 考向 1.掌握卫星运动的规律，会分析卫星运行时各物理量之间的关系；2.理解三种宇宙速度， 定位 并会求解第一宇宙速度的大小。 知识储备 0)) 夯基 1.天体（卫星）运行问题分析 3.宇宙速度 将天体或卫星的运动看成 运动，其 ,=kmls,是物体在电面附 所需向心力由 提供. 第一宁宙速度 近绕地球做匀速圆周运动的 (环绕速度) 环绕速度，也是人造地 2.人造卫星 球卫星的发射速度 (1)极地卫星：运行时每圈都经过南北两极，由 第二字宙速度 2=11.2kmls,是物体挣脱 于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。 速 (逃逸速度) 引力束纯的最小发射速度 (2)近地卫星：轨道在地球表面附近的卫星，其 第三宇出速度 =16.7km,是物体挣脱 轨道半径r~≈（地球半径），运行速度 引力束缚的最小发射速度 第一宇宙速度v=7.9km/s(人造地球卫星的 [思考判断] 最大运行速度)，周期T=85min(人造地球卫 (1)同一中心天体的两颗行星，公转半径越大。 星的最小周期). 向心加速度越大。 ( ) (2)同一中心天体质量不同的两颗行星，若轨 ①周期与地球白转周期相等，T=24h 道半径相同，速率不一定相等. () 同步 (3)近地卫星的周期最小. 卫星 ②高度固定不变，k=3.6×10?m (4)极地卫星通过地球两极，且始终和地球某 ③运行速率均为节=3.1×103m/s 一经线平面重合 ( ) ①地球同步卫星的一种情况 (5)不同的同步卫星的质量不一定相同，但离 地球 地面的高度是相同的。 ) (4) 同步 ②轨道与赤道平面共面 (6)月球的第一宇宙速度也是7.9km/s.( ③角速度与地球自转角速度相同 卫星 (7)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇 ④绕行方向与地球白转方向一致 宙速度。 核心考点 研磨 考点一卫星运动参量的分析 2.物理量随轨道半径变化的规律 1.人造卫星运行轨道 1 卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为 公式巾r指 赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星的 GM -pa 轨道半径，r 轨道是赤道轨道.如图所示 Mm 越大，、0a G CM 极地轨道 mw2r-*0= 越小，T趣大 、地轴」 (高轨低速大 其他轨道 4m2 472r mT+T=+TxF 周期)如 0 角度1卫星运动参量与半径的关系 赤道轨道 [例1](2022·广东高考)“祝融号”火星车需 要“休眠”以度过火星寒冷的冬季假设火星和 地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火 星的冬季时长约为地球的1.88倍.火星和地 100 第四章 曲线运动万有引力与宇宙航行 球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动.下列 [方法指导] 关于火星、地球公转的说法正确的是( 近地卫星、同步卫星与地球赤道上物体的比较 A.火星公转的线速度比地球的大 项目 近地卫星 同步卫星 地球赤道上物体 B.火星公转的角速度比地球的大 C.火星公转的半径比地球的小 近地卫岸〔匠、 赤道上物 D.火星公转的加速度比地球的小 匠"近、a近） 图示 体物①物 [听课记录] 卫制、伍包】 同步卫星阿 0同、D同、4问】 万有引力的 向心力 万有引力 万有引力 一个分力 轨道半径 r间>r物=「近 GM GM [方法指导] 角速度 近 VR3,w同=ω物 V(R+h)8,有 同一中心天体，各行星v、w、a、T等物理量 仙近>团同一仙物 只与r有关：不同中心天体，各行星0、w、a、T等 物理量与中心天体质量M和r有关. GM ，同=u同(R十h)= GM [对点训练] 线速度 近N NR+h 1.(2023·江苏高考)设想将来发射一颗人造卫 v物=仙物R,有V近>V同>V物 星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行， 该轨道可视为圆轨道.该卫星与月球相比，一 向心加 a近=wR=GM R2a同=肩(R十h)= 定相等的是 速度 GM (R十h)2a指=wR,有af>a同>a物 A.质量 B.向心力大小 [对点训练] C.向心加速度大小 2.(多选)(2025·南宁模拟)如图所示，a为地球 D.受到地球的万有引力大小 赤道表面随地球一起自转的物体，b为绕地球 做匀速圆周运动的近地卫星，轨道半径可近似 角度2同步卫星、近地卫星和赤道上物体 为地球半径.￠为绕地球做匀速圆周运动的同 的运行问题 步卫星.赤道物体a,近地卫星b,同步卫星c的 [例2](2025·山西临汾二模)我国计划到 角速度大小分别为w4、h、仙；线速度大小分别 2030年要实施木星系的环绕探测.已知木星 为va、%、;向心加速度大小分别为aa、ab、 质量约为地球质量的318倍，半径约为地球半 ae:周期分别为T。、Tb、T,则下列关系正确 的是 径的11倍，木星环绕太阳的轨道半径约是地 球的5倍，下列说法正确的是 () 地球 A.木星的第一宇宙速度大约是地球的5.4倍 B.木星的第一宇宙速度大约是地球的29倍 C.木星的公转周期大约是地球的√5倍 A.Wa=we@b B.T。=Tw>T D.木星的公转周期大约是地球的5倍 C.va<v.<Vh D.aa<a<a [听课记录] 考点二宇宙速度 1,第一宇宙速度的推导 方法一：曲6-得 vi GM_ 6.67×101×5.98×109 m/s≈7.9×103m/s. 6.4×10° 101 金榜题名创新高考总复习物理 方法二：由mg=m爱得1=R [对点训练】 3.(2025·青海模拟)中国计划在2030年前登上 √9.8×6.4×105m/s≈7.9×103m/s. 月球，假设宇宙飞船落到月面前绕月球表面附 第一宇宙速度是人造卫星发射的最小速度，也 近做角速度为仙的匀速圆周运动.宇航员登上 是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周 月球后，做了一次斜上抛运动的实验，如图所 示，在月面上，小球从A点斜向上抛出，经过 期最短，Tmim=2π R 6.4×106 9.8 S≈ 最高点B运动到C点，已知小球在A、C两点 5075s≈85min. 的速度与水平方向的夹角分别为37°、53°，小 2.宇宙速度与运动轨迹的关系 球在B点的速度大小为，小球从A点到C点 (1)v发=7.9km/s时，卫星绕地球表面做匀速 的运动时间为t,引力常量为G,sin37°=0.6， 圆周运动。 cos37°=0.8，月球可视为均匀球体，忽略月球 (2)7.9km/s<v发<11.2km/s时，卫星绕地 的自转，下列说法正确的是 球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2km/s≤v发<16.7km/s时，卫星绕太 A.370 阳运动的轨迹为椭圆. G￥53 月面 (4)发≥16.7km/s,卫星将挣脱太阳引力的 777777分7777 7777 束缚，飞到太阳系以外的空间， A月球的密度为 [例3](2025·陕西榆林模拟)6月2日，嫦娥 六号成功着陆月背南极一艾特肯盆地，它通过 B月球表面的重力加速度大小为品 早先发射的“鹊桥二号”中继卫星与地球实现 信号传输及控制，完成了月球背面采样任务 C月球的第一字宙迷度大小为品 在地月连线上存在一点“拉格朗日L2”,“鹊桥 二号”在随月球绕地球同步公转的同时，沿 D.月球的半径为12 w27 “Halo轨道”（与地月连线垂直）绕L2转动，如 4.(多选)(2025·黑龙江佳木斯月考)三颗不同 图所示.下列有关说法正确的是 ) 的人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕 鹏桥二号 地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星， 监测站 嫦娥六号 某时刻A、B相距最近，如图所示.已知地球自 转周期为T1,B的周期为T2,则下列说法正确 的是 月球 Haln轨道 A.“鹊桥二号”的发射速度大于11.2km/s B.“鹊桥二号”的向心力由月球引力提供 C.“鹊桥二号”绕地球运动的周期约等于月球 绕地球运动的周期 A.A加速可追上同一轨道上的C D.“鹊桥二号”若刚好位于L2点，能够更好地 TiTa 为嫦娥六号探测器提供通信支持 B.至少经过时间，一，A,B再次相距 [听课记录] 最近 C.A、C向心力大小相等，且小于B的向心力 D.在相同时间内，A与地心连线扫过的面积 等于B与地心连线扫过的面积 请完成提分集训（二十六） 102