7.4 宇宙航行 讲义-2025-2026学年高一下学期物理同步重难点突破分层练（人教版必修第二册）

本讲义聚焦“宇宙航行”核心知识点，系统梳理宇宙速度（第一宇宙速度7.9km/s的定义、计算及双重意义，第二、三宇宙速度的挣脱条件）、人造地球卫星（同步卫星六个“一定”特点）及载人航天探索历程，构建从万有引力理论到卫星运行规律再到航天实践的学习支架。 该资料突出物理观念与科学思维融合，通过第一宇宙速度公式推导培养科学推理，结合我国“东方红一号”“神舟五号”等案例渗透科学态度与责任。题型专练中遥感卫星环绕速度分析等例题辅助教学，分层训练助力学生课后巩固，有效查漏补缺。

鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 必修第二册人教版(2019) 第4节 宇宙航行 目录 【知识要点】 1 一、宇宙速度 1 二、人造地球卫星 1 三、载人航天与太空探索 2 【题型专练】 2 一、三个宇宙速度 2 二、人造地球卫星运行分析 3 【分层训练】 5 一、宇宙速度 1.环绕速度 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球的质量为m地，卫星的质量为m，向心力由地球对它的万有引力提供，即G＝m，则卫星在轨道上运行的线速度v＝。 2.第一宇宙速度 (1)定义：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫作第一宇宙速度。 (2)大小：v＝7.9 km/s。 3.第二宇宙速度 在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫作第二宇宙速度。 4.第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。 二、人造地球卫星 1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功。 2.地球同步卫星 (1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星。 (2)特点：六个“一定” ①转动方向一定：和地球自转方向一致； ②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h； ③角速度一定：等于地球自转的角速度； ④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合； ⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)； ⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。 三、载人航天与太空探索 1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。 1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。 2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。 2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。 2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。 2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。 一、三个宇宙速度 1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度。 2.第一宇宙速度的计算式 (1)由G＝m推导可得v＝。 (2)由mg＝m推导可得v＝。 3.第一宇宙速度的理解 (1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 v＝7.9 km/s是最小的发射速度 (2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由G＝m可得v＝，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度。 v＝7.9 km/s是最大环绕速度 【例题1】2025年11月3日，我国在文昌航天发射场成功发射遥感四十六号卫星，该卫星由长征七号改运载火箭送入轨道，主要用于防灾减灾、国土资源勘察及气象监测。已知遥感四十六号卫星的运行轨道距离地面的高度为h，环绕周期为T，地球可看作半径为R的均质球体，下列说法正确的是（　　） A．遥感四十六号卫星的环绕速度为 B．遥感四十六号卫星的环绕速度大于第一宇宙速度 C．遥感四十六号卫星的向心加速度大小为 D．地球的第一宇宙速度为 【变式1】2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔二号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则（　　） A．火星的平均密度是月球的倍 B．火星的第一宇宙速度是月球的倍 C．火星的重力加速度大小是月球表面的倍 D．火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的倍 二、人造地球卫星运行分析 1.人造卫星的三种轨道 (1)赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方。 (2)极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。 (3)一般轨道：卫星轨道平面和赤道平面成一定角度(不等于0或90°)，如图所示。 2.人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律。 万有引力提供向心力 【例题2】自1970年4月24日中国第一颗人造卫星“东方红一号”的成功发射，我国已发射各式卫星、飞船、空间站等人造天体600余颗，航天事业取得了举世瞩目的伟大成就。如图所示，为地球赤道上的物体，为近地空间站，为中轨道极地卫星，为地球同步轨道卫星，则下列说法中正确的是（　　） A．的向心加速度比的向心加速度大 B．与地心的连线在相同的时间内扫过的面积都相同 C．线速度大小关系为 D．周期的关系为 【变式2】据中国国家航天局探月与航天工程中心消息，中国探月工程四期嫦娥七号任务将实现在月球南极着陆，开展极区环境与资源勘查。若嫦娥七号探测器由地面发射后，经地月转移轨道，在A点变轨后进入绕月圆形轨道I，在B点变轨后进入环月椭圆轨道II，轨道II可视为与月面相切于C点。则嫦娥七号（　　） A．在地月转移轨道上运行的最大速度大于11.2km/s B．在地月转移轨道上经过A点需要点火加速才能完成变轨 C．在轨道Ⅰ上的运行周期比在轨道Ⅱ上的大 D．在轨道II上经过B点时的速度比经过C点时的大 1．下列关于三种宇宙速度的说法中不正确的是（　　） A．第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度 B．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度 C．发射的火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 D．不同行星的第一宇宙速度一般是不同的 2．2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（　　） A．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度 B．组合体中的货物处于超重状态 C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的小 D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的大 3．已知月球的质量约为地球质量的，月球半径约为地球半径的，月球绕地球公转的周期约为27天。则下列说法正确的是（　　） A．从地球向月球发射的探月飞船的发射速度应大于 B．用同一速度竖直上拋一物体，在月球表面的最大上升高度是地球表面的倍 C．月球到地心的距离大约是地球同步卫星轨道半径的9倍 D．月球的第一宇宙速度大于 4．如图是近地卫星和中轨道卫星绕着地球做匀速圆周运动的示意图，已知中轨道卫星距离地面的高度为3R，R为地球半径，忽略地球自转。下列说法正确的是（　　） A．中轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 B．中轨道卫星的周期大于近地卫星的周期 C．在相同时间内，中轨道卫星与近地卫星运动的路程之比为2：1 D．在相同时间内，中轨道卫星与近地卫星的轨道半径扫过的圆心角之比为1：4 5．2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，如图所示。约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。假设飞船在预定轨道上做的是以地球（可视为理想球体）中心为圆心的匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．火箭的发射速度大于第二宇宙速度 B．在火箭的发射阶段，飞船里的宇航员处于悬浮状态 C．飞船在预定轨道上的运行速度小于第一宇宙速度 D．若飞船在预定轨道上飞行的过程中点火加速，它将靠近地球 6．2025年5月29日，天问二号成功发射，我国开启跨时代的小行星2016HO3探测与采样返回之旅。探测完小行星后主探测器还会飞往主带彗星311P开展绕飞探测，累计历时10年。天问二号轨道简化如图，I轨、Ⅲ轨为圆轨道，以下说法正确的是（　　） A．天问二号发射速度必须大于16.7km/s B．天问二号在Ⅲ轨的绕行速度大于I轨的绕行速度 C．天问二号可在进入Ⅲ轨后加速飞行与311P汇合后开展绕飞 D．天问二号在Ⅱ轨经过Q点时的加速度等于在Ⅲ轨经过Q点时的加速度 7．2025年2月11日17时30分，我国在文昌航天发射场成功将卫星互联网低轨02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，卫星（　　） A．发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度 B．发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度 C．发射速度大于第三宇宙速度 D．在工作轨道上运行速度大于7.9km/s 8．如图所示，、是围绕地球运转的两颗卫星，与的轨道平面共面，其中卫星的轨道半径为，卫星的轨道半径为。此时、以及地心刚好在一条直线上，关于这两颗卫星，下列说法正确的是（　　） A．当、以及地心再次到达一条直线上时，转过的角度大于转过的角度 B．A卫星所受万有引力小于卫星所受万有引力 C．通过轨道的调整、中的某一颗卫星可以始终位于宁波的上空 D．若卫星想要进入更高轨道，则需要加速 9．两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．两卫星在图示位置的速度 B．两卫星在A处的加速度 C．两卫星在A点或B点处可能相遇 D．两卫星永远不可能相遇 10．2021年，马斯克的美国SpaceX公司的星链卫星从距地球表面550公里的运行轨道，下降到我国空间站的运行轨道，空间站采取“紧急避碰”措施，有效规避了碰撞风险。则在轨运行时（　　） A．空间站的周期小于星链卫星的周期 B．空间站的角速度小于星链卫星的角速度 C．空间站的向心力大于星链卫星的向心力 D．星链卫星的线速度大于7.9km/s 11．（多选）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列说法中正确的是（　　） A．卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B．A、B的线速度大小关系为 C．A、B、C周期大小关系为 D．B、C的向心加速度大小关系为 12．（多选）如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的静止卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　） A．b卫星运行的线速度大于 B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为 C．在a、b、c中，b的线速度大 D．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为 13．（多选）中国预计在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。图是“嫦娥一号奔月”的示意图，“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，Q点是轨道的切点。关于“嫦娥一号”，以下说法正确的是（　　） A．发射速度必须达到第三宇宙速度 B．轨道Ⅲ变轨到轨道Ⅱ时，需在Q点处点火减速 C．轨道Ⅲ上Q点的加速度大于轨道Ⅱ上Q点的加速度 D．16h轨道与24h轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比相等 14．（多选）2024年4月21日，遥感四十二号02星发射升空并顺利进入预定轨道。遥感四十二号02星进入近地轨道I，经椭圆转移轨道进入中地圆轨道II运行，点和点分别为椭圆转移轨道的近地点和远地点。已知近地轨道I的半径可认为等于地球半径，中地圆轨道II与近地轨道I共平面且轨道半径为地球半径的4倍。已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，忽略地球自转，下列说法中正确的是（    ） A．卫星由近地轨道I进入转移轨道需要在点减速 B．卫星由转移轨道进入中地圆轨道II需要在点加速 C．卫星在转移轨道上从点运行到点所需时间为 D．卫星在轨道I上点的加速度小于在轨道II上点的加速度 15．（多选）如图所示，在地球赤道上有一建筑物A，赤道所在的平面内有一颗卫星B绕地球做匀速圆周运动的周期为T，与地球自转方向相同；已知地球的质量为M，地球的自转周期为T0(T＜T0)，万有引力常量为G，当B在A的正上方开始计时，下列说法正确的是（　　） A．卫星离地的高度大于同步卫星离地的高度 B．卫星B的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 C．至少经过时间，B仍在A的正上方 D．至少经过时间，A与B相距最远 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 必修第二册人教版(2019) 第4节 宇宙航行 目录 【知识要点】 1 一、宇宙速度 1 二、人造地球卫星 1 三、载人航天与太空探索 2 【题型专练】 2 一、三个宇宙速度 2 二、人造地球卫星运行分析 4 【分层训练】 7 一、宇宙速度 1.环绕速度 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球的质量为m地，卫星的质量为m，向心力由地球对它的万有引力提供，即G＝m，则卫星在轨道上运行的线速度v＝。 2.第一宇宙速度 (1)定义：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫作第一宇宙速度。 (2)大小：v＝7.9 km/s。 3.第二宇宙速度 在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫作第二宇宙速度。 4.第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。 二、人造地球卫星 1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功。 2.地球同步卫星 (1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星。 (2)特点：六个“一定” ①转动方向一定：和地球自转方向一致； ②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24 h； ③角速度一定：等于地球自转的角速度； ④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合； ⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104 km)； ⑥速率一定：线速度大小一定(约3.1×103 m/s)。 三、载人航天与太空探索 1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。 1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。 2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。 2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接。 2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接。 2017年4月20日，我国又发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验。 一、三个宇宙速度 1.第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度。 2.第一宇宙速度的计算式 (1)由G＝m推导可得v＝。 (2)由mg＝m推导可得v＝。 3.第一宇宙速度的理解 (1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 v＝7.9 km/s是最小的发射速度 (2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由G＝m可得v＝，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度。 v＝7.9 km/s是最大环绕速度 【例题1】2025年11月3日，我国在文昌航天发射场成功发射遥感四十六号卫星，该卫星由长征七号改运载火箭送入轨道，主要用于防灾减灾、国土资源勘察及气象监测。已知遥感四十六号卫星的运行轨道距离地面的高度为h，环绕周期为T，地球可看作半径为R的均质球体，下列说法正确的是（　　） A．遥感四十六号卫星的环绕速度为 B．遥感四十六号卫星的环绕速度大于第一宇宙速度 C．遥感四十六号卫星的向心加速度大小为 D．地球的第一宇宙速度为 【答案】D 【详解】A．根据万有引力定律和匀速圆周运动规律，遥感四十六号卫星的轨道半径 万有引力提供向心力 其中为地球质量，为卫星质量。由此可得环绕速度，故A错误； C．向心加速度，故C错误； B．第一宇宙速度（最小环绕速度）为 由于轨道半径 ，环绕速度 ，故B错误； D．由卫星周期与轨道关系 得 第一宇宙速度，故D正确。 故选D。 【变式1】2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔二号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则（　　） A．火星的平均密度是月球的倍 B．火星的第一宇宙速度是月球的倍 C．火星的重力加速度大小是月球表面的倍 D．火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的倍 【答案】D 【详解】A．对于球体密度有可知火星的平均密度与月球的平均密度之比为即火星的平均密度是月球的倍，故A错误； BC．星球表面附近有整理得 可知火星的重力加速度与月球表面的重力加速度之比为 即火星的重力加速度是月球表面的重力加速度的，设第一宇宙速度为v，则有 整理得可知火星的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为 故BC错误； D．由万有引力定律可知火星对“祝融号”引力大小与月球对“玉兔二号”引力大小之比为 即火星对“祝融号”引力大小是月球对“玉兔二号”引力大小的倍，故D正确。故选D。 二、人造地球卫星运行分析 1.人造卫星的三种轨道 (1)赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方。 (2)极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。 (3)一般轨道：卫星轨道平面和赤道平面成一定角度(不等于0或90°)，如图所示。 2.人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律。 万有引力提供向心力 【例题2】自1970年4月24日中国第一颗人造卫星“东方红一号”的成功发射，我国已发射各式卫星、飞船、空间站等人造天体600余颗，航天事业取得了举世瞩目的伟大成就。如图所示，为地球赤道上的物体，为近地空间站，为中轨道极地卫星，为地球同步轨道卫星，则下列说法中正确的是（　　） A．的向心加速度比的向心加速度大 B．与地心的连线在相同的时间内扫过的面积都相同 C．线速度大小关系为 D．周期的关系为 【答案】D 【详解】A．对卫星，根据牛顿第二定律，则有解得，b为近地空间站，d为地球同步轨道卫星，所以由于a、d具有相同角速度，相同周期，根据向心加速度与角速度的关系可得所以a的向心加速度比b的向心加速度小，故A错误； B．卫星与地心的连线扫过的面积为根据万有引力提供向心力，则有联立可得由此可知，由于b、c、d卫星的轨道半径不相等，所以其与地心的连线在相同的时间内扫过的面积不相同，故B错误； C．根据万有引力提供向心力，则有解得由于，所以根据线速度与角速度的关系可知，线速度大小关系为，故C错误； D．根据万有引力提供向心力，则有解得由于，所以由于为地球同步轨道卫星，则有所以周期的关系为，故D正确。 故选D。 【变式2】据中国国家航天局探月与航天工程中心消息，中国探月工程四期嫦娥七号任务将实现在月球南极着陆，开展极区环境与资源勘查。若嫦娥七号探测器由地面发射后，经地月转移轨道，在A点变轨后进入绕月圆形轨道I，在B点变轨后进入环月椭圆轨道II，轨道II可视为与月面相切于C点。则嫦娥七号（　　） A．在地月转移轨道上运行的最大速度大于11.2km/s B．在地月转移轨道上经过A点需要点火加速才能完成变轨 C．在轨道Ⅰ上的运行周期比在轨道Ⅱ上的大 D．在轨道II上经过B点时的速度比经过C点时的大 【答案】C 【详解】A．探测器在地球表面上的发射速度大于11.2km/s时，将脱离地球引力的束缚，嫦娥七号在地月转移轨道上运行时，依然没有脱离地球的束缚，故其最大速度小于11.2km/s，故A错误； B．嫦娥七号在地月转移轨道上经过A点时需要点火减速，做近心运动，才能变轨到轨道Ⅰ，故B错误； C．根据开普勒第三定律 由图可知轨道Ⅰ的半径大于轨道Ⅱ的半长轴，故在轨道Ⅰ上的运行周期比在轨道Ⅱ上的大，故C正确； D．嫦娥七号从B到C过程，万有引力做正功，速率增大，故嫦娥七号在轨道Ⅱ上经过B点时的速度小于经过C点时的速度，故D错误。故选C。 1．下列关于三种宇宙速度的说法中不正确的是（　　） A．第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度 B．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度 C．发射的火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 D．不同行星的第一宇宙速度一般是不同的 【答案】C 【详解】A．第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，如果比第一宇宙速度小，卫星会落回地面，也是卫近地卫星的环绕速度，同时也是运行卫星的最大环绕速度，故A正确，不符合题意； B．第二宇宙速度，是物体挣脱地球引力束缚脱离地球的最小发射速度，故B正确，不符合题意； C．火星探测卫星仍在太阳系内运行，其发射速度需大于第二宇宙速度，但小于第三宇宙速度，故C错误，符合题意； D．第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，可得 则有，其中 为引力常量， 为中心天体质量， 为半径，不同行星的 和 不同，因此第一宇宙速度一般不同，故D正确,不符合题意。 故选C。 2．2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（　　） A．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度 B．组合体中的货物处于超重状态 C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的小 D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的大 【答案】D 【详解】A．第一宇宙速度是近地轨道的最大环绕速度，由万有引力提供向心力 可知 组合体轨道半径大于地球半径，速度小于第一宇宙速度，故A错误； B．组合体中的货物仅受地球引力作用，处于完全失重状态，故B错误； C．由角速度公式，组合体周期（90分钟）小于同步卫星周期（24小时），故组合体角速度更大，C错误； D．由 可知 组合体的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，因此加速度更大，故D正确。 故选D。 3．已知月球的质量约为地球质量的，月球半径约为地球半径的，月球绕地球公转的周期约为27天。则下列说法正确的是（　　） A．从地球向月球发射的探月飞船的发射速度应大于 B．用同一速度竖直上拋一物体，在月球表面的最大上升高度是地球表面的倍 C．月球到地心的距离大约是地球同步卫星轨道半径的9倍 D．月球的第一宇宙速度大于 【答案】C 【详解】A．从地球向月球发射的探月飞船没有脱离地球引力的约束，所以发射速度应大于，小于，故A错误； B．根据，可得月球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为 根据 可知用同一速度竖直上拋一物体，在月球表面的最大上升高度与在地球表面的最大上升高度之比为，故B错误； C．根据开普勒第三定律 ，可知月球到地心的距离与地球同步卫星轨道半径之比为，故C正确； D．星球的第一宇宙速度等于星球表面轨道卫星的运行速度，则有 可得 则月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为 可知月球的第一宇宙速度小于，故D错误。 故选C。 4．如图是近地卫星和中轨道卫星绕着地球做匀速圆周运动的示意图，已知中轨道卫星距离地面的高度为3R，R为地球半径，忽略地球自转。下列说法正确的是（　　） A．中轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度 B．中轨道卫星的周期大于近地卫星的周期 C．在相同时间内，中轨道卫星与近地卫星运动的路程之比为2：1 D．在相同时间内，中轨道卫星与近地卫星的轨道半径扫过的圆心角之比为1：4 【答案】B 【详解】AC．地球第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，由 可得 可知中轨道卫星的运行速度小于第一宇宙速度；在相同时间内，中轨道卫星与近地卫星运动的路程之比为，故AC错误； B．由 可得 可知中轨道卫星的周期大于近地卫星的周期，故B正确； D．由 可得 可得中轨道卫星与近地卫星的角速度之比为 则在相同时间内，中轨道卫星与近地卫星的轨道半径扫过的圆心角之比为，故D错误。 故选B。 5．2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，如图所示。约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。假设飞船在预定轨道上做的是以地球（可视为理想球体）中心为圆心的匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．火箭的发射速度大于第二宇宙速度 B．在火箭的发射阶段，飞船里的宇航员处于悬浮状态 C．飞船在预定轨道上的运行速度小于第一宇宙速度 D．若飞船在预定轨道上飞行的过程中点火加速，它将靠近地球 【答案】C 【详解】A．飞船在预定轨道上做的是以地球（可视为理想球体）中心为圆心的匀速圆周运动，故其发射速度不能大于第二宇宙速度，故A错误； B．在火箭的发射阶段，飞船里的宇航员处于超重状态，悬浮状态是处于完全失重状态，故B错误； C．根据万有引力提供向心力可得， 地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，所以飞船的运行速度小于第一宇宙速度，故C正确； D．若飞船在飞行的过程中点火加速了，则万有引力不足以提供所需的向心力，飞船将做离心运动，远离地球，故D错误。 故选 C。 6．2025年5月29日，天问二号成功发射，我国开启跨时代的小行星2016HO3探测与采样返回之旅。探测完小行星后主探测器还会飞往主带彗星311P开展绕飞探测，累计历时10年。天问二号轨道简化如图，I轨、Ⅲ轨为圆轨道，以下说法正确的是（　　） A．天问二号发射速度必须大于16.7km/s B．天问二号在Ⅲ轨的绕行速度大于I轨的绕行速度 C．天问二号可在进入Ⅲ轨后加速飞行与311P汇合后开展绕飞 D．天问二号在Ⅱ轨经过Q点时的加速度等于在Ⅲ轨经过Q点时的加速度 【答案】D 【详解】A．天问二号并没有脱离太阳引力的约束，所以天问二号发射速度应小于16.7km/s，故A错误； B．由万有引力提供向心力可得 可得 可知天问二号在Ⅲ轨的绕行速度小于I轨的绕行速度，故B错误； C．天问二号在进入Ⅲ轨后，如果加速将做离心运动，不可能与311P汇合，故C错误； D．根据牛顿第二定律可得 可得 可知天问二号在Ⅱ轨经过Q点时的加速度等于在Ⅲ轨经过Q点时的加速度，故D正确。 故选D。 7．2025年2月11日17时30分，我国在文昌航天发射场成功将卫星互联网低轨02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，卫星（　　） A．发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度 B．发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度 C．发射速度大于第三宇宙速度 D．在工作轨道上运行速度大于7.9km/s 【答案】A 【详解】ABC．卫星进入地球轨道需达到第一宇宙速度（7.9km/s），但未脱离地球引力，故发射速度介于第一和第二宇宙速度（11.2km/s）之间，故A正确，BC错误； D．第一宇宙速度是近地轨道的最大环绕速度，轨道半径越大，速度越小。低轨卫星轨道略高于近地轨道，运行速度略小于7.9km/s，故D错误。 故选A。 8．如图所示，、是围绕地球运转的两颗卫星，与的轨道平面共面，其中卫星的轨道半径为，卫星的轨道半径为。此时、以及地心刚好在一条直线上，关于这两颗卫星，下列说法正确的是（　　） A．当、以及地心再次到达一条直线上时，转过的角度大于转过的角度 B．A卫星所受万有引力小于卫星所受万有引力 C．通过轨道的调整、中的某一颗卫星可以始终位于宁波的上空 D．若卫星想要进入更高轨道，则需要加速 【答案】D 【详解】A．因为低轨道运行的快，所以经过相同时间，转过的角度大于A转过的角度，故A错误； B．因不知道A、B的质量故无法确定它们所受万有引力大小，故B错误； C．因宁波不在赤道平面内，故同步卫星不会位于宁波的上空，故C错误； D．若卫星想要进入更高轨道，就要使其具有更多的机械能，故需要加速，故D正确。 故选D。 9．两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．两卫星在图示位置的速度 B．两卫星在A处的加速度 C．两卫星在A点或B点处可能相遇 D．两卫星永远不可能相遇 【答案】D 【详解】A．为椭圆轨道的远地点速度，其值小于对应圆轨道的环绕速度，对于做圆周运动的卫星有 解得 由图可知卫星1与地球距离小于卫星2在远地点与地球的距离，可知，综上可知，故A错误； B．根据 解得 则两卫星在A处的加速度，故B错误； CD．椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，两卫星的运动周期相等，则不会相遇，故C错误，D正确。 故选D。 10．2021年，马斯克的美国SpaceX公司的星链卫星从距地球表面550公里的运行轨道，下降到我国空间站的运行轨道，空间站采取“紧急避碰”措施，有效规避了碰撞风险。则在轨运行时（　　） A．空间站的周期小于星链卫星的周期 B．空间站的角速度小于星链卫星的角速度 C．空间站的向心力大于星链卫星的向心力 D．星链卫星的线速度大于7.9km/s 【答案】A 【详解】A．万有引力充当向心力，有 可解得 所以半径小的周期小，故A正确； B．万有引力充当向心力，有 可解得 所以半径小的角速度大，故B错误； C．万有引力充当向心力，有 不知道空间站与星链卫星的质量，无法判断向心力的大小，故C错误； D．近地卫星的速度近似等于第一宇宙速度，即7.9km/s 通过可求得 半径越大的线速度越小，星链卫星的速度一定小于7.9km/s，故D错误。 故选A。 11．（多选）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列说法中正确的是（　　） A．卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B．A、B的线速度大小关系为 C．A、B、C周期大小关系为 D．B、C的向心加速度大小关系为 【答案】AC 【详解】A．第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的环绕速度，由于卫星B的轨道半径大于地球的半径，则卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度，故A正确； B．A、C具有相等的角速度，根据 可得 对于B、C，根据万有引力提供向心力有 可得 所以 故，故B错误； C．A、C的角速度相等，则A、C的周期相等，根据万有引力提供向心力有 可得 所以，故C正确； D．对于B、C，根据万有引力提供向心力有 可得 所以，故D错误。 故选AC。 12．（多选）如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的静止卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　） A．b卫星运行的线速度大于 B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为 C．在a、b、c中，b的线速度大 D．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为 【答案】BC 【详解】A．b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，即为近地卫星，根据万有引力提供向心力可得 解得 近地卫星的环绕速度数值上等于第一宇宙速度，可知b卫星运行的线速度等于，故A错误； B．地球赤道上的物体与静止卫星具有相同的角速度，所以，根据 c的轨道半径大于a的轨道半径，可知c的向心加速度大于a的向心加速度，根据 解得 b的轨道半径小于c的轨道半径，可知b的向心加速度大于c的向心加速度，即有，故B正确； C．在b、c中，根据 解得 由于b的轨道半径小于c的轨道半径，可知b的线速度比c的线速度大，根据 可知c的线速度比a的线速度大，故在a、b、c中，b的线速度大，故C正确； D．卫星c为地球静止卫星，所以 根据 解得 b的轨道半径小于c的轨道半径，可知c的周期大于b的周期，则有，故D错误。 故选BC。 13．（多选）中国预计在2028年实现载人登月计划，把月球作为登上更遥远行星的一个落脚点。图是“嫦娥一号奔月”的示意图，“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，Q点是轨道的切点。关于“嫦娥一号”，以下说法正确的是（　　） A．发射速度必须达到第三宇宙速度 B．轨道Ⅲ变轨到轨道Ⅱ时，需在Q点处点火减速 C．轨道Ⅲ上Q点的加速度大于轨道Ⅱ上Q点的加速度 D．16h轨道与24h轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比相等 【答案】BD 【详解】A．“嫦娥一号”绕月球运行时，仍未脱离地球引力的约束，所以其发射速度应大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故A错误； B．从大轨道Ⅲ变轨到更小的轨道Ⅱ需要做近心运动，因此需要在切点Q点火减速，使万有引力大于所需的向心力，从而进入内层轨道，故B正确； C．根据 可得 Q点是轨道切点，到月球中心的距离相同，因此两个轨道在Q点的加速度大小相等，故C错误； D．根据开普勒第三定律，绕同一中心天体运动的天体，轨道半长轴的立方与公转周期平方的比值为定值，因此两个轨道的该比值相等，故D正确。 故选BD。 14．（多选）2024年4月21日，遥感四十二号02星发射升空并顺利进入预定轨道。遥感四十二号02星进入近地轨道I，经椭圆转移轨道进入中地圆轨道II运行，点和点分别为椭圆转移轨道的近地点和远地点。已知近地轨道I的半径可认为等于地球半径，中地圆轨道II与近地轨道I共平面且轨道半径为地球半径的4倍。已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，忽略地球自转，下列说法中正确的是（    ） A．卫星由近地轨道I进入转移轨道需要在点减速 B．卫星由转移轨道进入中地圆轨道II需要在点加速 C．卫星在转移轨道上从点运行到点所需时间为 D．卫星在轨道I上点的加速度小于在轨道II上点的加速度 【答案】BC 【详解】A．卫星由近地轨道Ⅰ进入转移轨道需要在点加速，故A错误； BD．卫星由转移轨道进入中地圆轨道Ⅱ需要在点加速；根据可知，卫星在轨道I上点的加速度大于在轨道II上点的加速度，故B正确D错误； C．卫星在近地轨道运行的周期并且解得再由开普勒第三定律其中，解得卫星在转移轨道上从点运行到点所需时间为故C正确。故选BC。 15．（多选）如图所示，在地球赤道上有一建筑物A，赤道所在的平面内有一颗卫星B绕地球做匀速圆周运动的周期为T，与地球自转方向相同；已知地球的质量为M，地球的自转周期为T0(T＜T0)，万有引力常量为G，当B在A的正上方开始计时，下列说法正确的是（　　） A．卫星离地的高度大于同步卫星离地的高度 B．卫星B的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 C．至少经过时间，B仍在A的正上方 D．至少经过时间，A与B相距最远 【答案】BC 【详解】A．根据开普勒第三定律，轨道半径越大，公转周期越大，所以卫星B的公转周期小于同步卫星的公转周期，卫星B离地的高度小于同步卫星离地的高度，A错误； B．发射速度等于第一宇宙速度时，卫星在近地轨道上运行，发射速度等于第二宇宙速度时卫星脱离地球，所以卫星B的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，B正确； C．要使B仍在A的正上方，根据几何关系可得 解得 则至少经过时间，B仍在A的正上方，C正确； D．若A与B相距最远，则根据几何关系 解得 至少经过时间，A与B相距最远，D错误。 故选BC。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $