考点 6.2 人造卫星 专项训练 -2026届高考一轮复习物理100考点精练

2027高考物理一轮复习100考点精练 第六章 万有引力与宇宙航行 考点6.2 人造卫星 【考点精练】 1．（2026甘肃岷县三模）如图甲所示，地球卫星仅在地球万有引力作用下沿椭圆轨道绕地球运动，在任意位置，将卫星与地心的距离记为r，卫星的加速度a在轨迹切线方向上的分量记为切向加速度。卫星I和卫星Ⅱ从近地点到远地点过程中的大小随r的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是(      ) A.卫星I和卫星Ⅱ的轨道周期之比为1:1 B.卫星I和卫星Ⅱ的轨道周期之比为4:5 C.卫星I和卫星Ⅱ的加速度最小值之比为196:169 D.卫星I和卫星Ⅱ的加速度最小值之比为16:25 2. （2026河南商水质检）如图所示，a 是地球赤道上的一点，t＝0 时刻在 a 的正上空有 b、c、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向（顺时针转动）相同，其中 c 是地球同步卫星。设卫星 b 绕地球运行的周期为 T，则在t=时刻这些卫星相对 a 的位置最接近实际的是（ ） 3．　(2025·湖北卷·2)甲、乙两行星绕某恒星做匀速圆周运动，甲的轨道半径比乙的小。忽略两行星之间的万有引力作用，下列说法正确的是(　　) A.甲运动的周期比乙的小 B.甲运动的线速度比乙的小 C.甲运动的角速度比乙的小 D.甲运动的向心加速度比乙的小 4　(2025·浙江省七彩阳光新高考研究联盟联考)天通一号系统是我国自主研制建设的卫星移动通信系统，天通一号系统空间段目前由01星、02星和03星三颗地球同步轨道卫星组成。天通一号卫星距地面的高度约为地球半径的5.6倍，中国空间站距地面的高度约为400 km，地球半径约为6.4×103 km，则天通一号卫星与中国空间站相比(　　) A.线速度约为倍 B.角速度约为倍 C.周期约为倍 D.受到的万有引力约为倍 5.(多选)(2025·安徽卷·9)2025年4月，我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座，DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道，该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b，卫星的运行周期为T；卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道，周期也为T。月球的质量为M，半径为R，引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力，则(　　) A.r= B.r=+R C.M= D.M= 6.(2024·浙江1月选考·9)如图所示，2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约500 km的轨道。取地球质量6.0×1024 kg，地球半径6.4×103 km，引力常量6.67×10-11 N·m2/kg2。下列说法正确的是(　　) A.火箭的推力是空气施加的 B.卫星的向心加速度大小约8.4 m/s2 C.卫星运行的周期约12 h D.发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态 7　　(多选)(2024·天津卷)卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时(　　) A.角速度之比为1∶1 B.线速度之比为∶ C.向心加速度之比为R∶r D.受到地球的万有引力之比为R2∶r2 8 一近地卫星的运行周期为T0，地球的自转周期为T，则地球的平均密度与地球不因自转而瓦解的最小密度之比为(　　) A. B. C. D. 9.千帆星座卫星具有覆盖范围广以及传输延迟低等优点，已知千帆星座的某颗卫星运行在距地球表面高度约为600 km的圆轨道上，地球半径为R=6 400 km，地球质量为M=5.97×1024 kg，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2。则(　　) A.若轨道高度加倍，该卫星的线速度将变为原来的倍 B.该卫星的公转周期约为24小时 C.该卫星的公转速度大小约为3 km/s D.该卫星的向心加速度大小约为8.1 m/s2 10.(2025·八省联考河南卷，3)水星是太阳系中距离太阳最近的行星，其平均质量密度与地球的平均质量密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的，则靠近水星表面运动的卫星与地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度之比约为(　　) A.64∶9 B.8∶3 C.3∶8 D.9∶64 11 (2025·福建泉州高三期末)a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1;b处于较低的轨道上，离地心距离为r，运行角速度为ω2，加速度为a2;c是地球同步卫星，离地心距离为4r，运行角速度为ω3，加速度为a3;d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R。则以下说法正确的是(　　) A. B.卫星d的运动周期有可能是24小时 C. D.卫星b每天可以观测到8次的日出 12 .(2025·湖北武汉模拟)如图所示，A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，三颗卫星均可看作绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是(　　) A.B、C的线速度大小相等，且大于A的线速度大小 B.B、C的周期相等，且大于A的周期 C.B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度大小 D.C的向心力大小大于B的向心力大小 13.(2025·安徽高三月考)华为Mate 60 Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，在无信号环境下，该手机通过“天通一号”卫星与外界进行联系。“天通一号”卫星位于离地球表面约为6R的地球同步轨道上，R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　) A.“天通一号”在轨运行的加速度约为7g B.地球赤道上物体随地球自转的角速度约为 C.“天通一号”在轨运行的周期约为14π D.地球赤道上物体随地球自转的线速度大于“天通一号”在轨运行的线速度 14.(多选)(2025·重庆南开中学月考)2023年11月16日，中国北斗系统正式成为全球民航通用的卫星导航系统。如图，北斗系统空间段由若干地球同步卫星a、倾斜地球同步轨道卫星b和中圆地球轨道卫星c等组成。将所有卫星的运动视为匀速圆周运动、地球看成质量均匀的球体，若同步卫星a的轨道半径是地球半径的k倍，下列说法正确的是(　　) A.卫星c的线速度小于卫星a的线速度 B.卫星b有可能每天同一时刻经过重庆正上方 C.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为1－ D.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为1＋ 15.(多选)2023年7月9日，在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星绕地球运动的T－图像如图所示，其斜率为k。已知地球的半径为R，引力常量为G，卫星绕地球的运动可看作匀速圆周运动。下列说法正确的是(　　) A.地球的质量为 B.地球的密度为 C.地球的第一宇宙速度为 D.若卫星的运动周期为T1，则卫星离地球表面的高度为－R 16 (2024·湖南长沙模拟)2023年11月16日，中国北斗系统正式加入国际民航组织标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。将地球看成质量均匀的球体，若地球半径与同步卫星的轨道半径之比为k，下列说法正确的是(　　) A.倾斜地球同步轨道卫星有可能保持在长沙的正上方 B.地球静止轨道卫星与地面上的点线速度大小相等，所以看起来是静止的 C.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为 D.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为 17 .(2024·山东卷·5)“鹊桥二号”中继星环绕月球运行，其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球同步卫星的轨道半径为r，则月球与地球质量之比可表示为(　　) A. B. C. D. 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第六章 万有引力与宇宙航行 考点6.2 人造卫星 【考点精练】 1．（2026甘肃岷县三模）如图甲所示，地球卫星仅在地球万有引力作用下沿椭圆轨道绕地球运动，在任意位置，将卫星与地心的距离记为r，卫星的加速度a在轨迹切线方向上的分量记为切向加速度。卫星I和卫星Ⅱ从近地点到远地点过程中的大小随r的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是(      ) A.卫星I和卫星Ⅱ的轨道周期之比为1:1 B.卫星I和卫星Ⅱ的轨道周期之比为4:5 C.卫星I和卫星Ⅱ的加速度最小值之比为196:169 D.卫星I和卫星Ⅱ的加速度最小值之比为16:25 答案：AC 解析：由图乙可知卫星I和卫星II的轨道半长轴之比为 故由开普勒第三定律可知周期之比为1:1，故A正确，B错误； 根据牛顿第二定律可得 可得 可知卫星在远地点的加速度最小，则卫星I和卫星II的加速度最小值之比为，故C正确，D错误。故选AC。 2. （2026河南商水质检）如图所示，a 是地球赤道上的一点，t＝0 时刻在 a 的正上空有 b、c、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向（顺时针转动）相同，其中 c 是地球同步卫星。设卫星 b 绕地球运行的周期为 T，则在t=时刻这些卫星相对 a 的位置最接近实际的是（ ） 【答案】．C 解析：设 b 的周期为 Tb， 轨道半径为 rb，c 的周期为 Tc，轨道半径为 rc，d 的周期为 Td，轨道半径为 rd，根据开普勒第三定律有 == 因<<, 则有<<, 根据 ω=可得, 则在相同t=时间内 b 运动过的角度最大，d 运动过的角度最小；又 c 是同步卫星，故 c一直在 a 的正上方，故 b 比 a、c 超前，而 a、c 比 d 超前。故选 C。 1 学科网（北京）股份有限公司 3．　(2025·湖北卷·2)甲、乙两行星绕某恒星做匀速圆周运动，甲的轨道半径比乙的小。忽略两行星之间的万有引力作用，下列说法正确的是(　　) A.甲运动的周期比乙的小 B.甲运动的线速度比乙的小 C.甲运动的角速度比乙的小 D.甲运动的向心加速度比乙的小 答案　A 解析　恒星对行星的万有引力提供行星做匀速圆周运动所需的向心力，可知G=m=mω2r=mr=ma，解得T=2π，v=，ω=，a=，因r甲<r乙，可知T甲<T乙，v甲>v乙，ω甲>ω乙，a甲>a乙，故选A。 4　(2025·浙江省七彩阳光新高考研究联盟联考)天通一号系统是我国自主研制建设的卫星移动通信系统，天通一号系统空间段目前由01星、02星和03星三颗地球同步轨道卫星组成。天通一号卫星距地面的高度约为地球半径的5.6倍，中国空间站距地面的高度约为400 km，地球半径约为6.4×103 km，则天通一号卫星与中国空间站相比(　　) A.线速度约为倍 B.角速度约为倍 C.周期约为倍 D.受到的万有引力约为倍 答案　A 解析　地球半径约为6.4×103 km，天通一号卫星距地面的高度约为地球半径的5.6倍，则天通一号卫星的轨道半径r1=6.6R。中国空间站距地面的高度约为400 km，则中国空间站的轨道半径r2=6.8×103 km≈R 根据万有引力提供向心力有G=m 解得=≈，A正确； 根据万有引力提供向心力有G=mrω2=mr 解得=≈，=≈ B、C错误； 根据万有引力公式有F=G 由于天通一号卫星与中国空间站的质量关系未知，无法求出万有引力的关系，D错误。 5.(多选)(2025·安徽卷·9)2025年4月，我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座，DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道，该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b，卫星的运行周期为T；卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道，周期也为T。月球的质量为M，半径为R，引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力，则(　　) A.r= B.r=+R C.M= D.M= 答案　BC 解析　对于环月椭圆轨道和环月圆轨道，根据开普勒第三定律有=，可得r=+R，故A错误，B正确；对于环月圆轨道，根据万有引力提供向心力可得=m()2r，可得M=，故C正确，D错误。 6.(2024·浙江1月选考·9)如图所示，2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约500 km的轨道。取地球质量6.0×1024 kg，地球半径6.4×103 km，引力常量6.67×10-11 N·m2/kg2。下列说法正确的是(　　) A.火箭的推力是空气施加的 B.卫星的向心加速度大小约8.4 m/s2 C.卫星运行的周期约12 h D.发射升空初始阶段，装在火箭上部的卫星处于失重状态 答案　B 解析　根据反冲现象的原理可知，火箭向后喷射燃气的同时，燃气会给火箭施加反作用力，即推力，故A错误；根据万有引力定律和牛顿第二定律可知卫星的向心加速度大小为a==≈8.4 m/s2，故B正确；由G=m()2·(R+h)得卫星运行的周期为T=2π≈1.6 h，故C错误；发射升空初始阶段，火箭加速度方向向上，装在火箭上部的卫星处于超重状态，故D错误。 7　　(多选)(2024·天津卷)卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，地球半径为R。卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时(　　) A.角速度之比为1∶1 B.线速度之比为∶ C.向心加速度之比为R∶r D.受到地球的万有引力之比为R2∶r2 答案　AC 解析　卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度相等，卫星发射后在地球同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之比为1∶1，故A正确； 根据题意，由公式v=ωr可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则线速度之比为轨道半径之比R∶r，故B错误； 根据题意，由公式an=ω2r可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加速度之比为轨道半径之比R∶r，故C正确； 根据题意，由公式F=可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道半径的平方成反比，即r2∶R2，故D错误。 8 一近地卫星的运行周期为T0，地球的自转周期为T，则地球的平均密度与地球不因自转而瓦解的最小密度之比为(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　对近地卫星，有 G=m()2R，地球的质量M=ρ1·πR3，联立解得ρ1=，以地球赤道处一质量为m0的物体为研究对象，只有当它受到的万有引力大于或等于它随地球一起旋转所需的向心力时，地球才不会瓦解，设地球不因自转而瓦解的最小密度为ρ2，则有G=m0()2R，M=ρ2·πR3，联立解得ρ2=，所以=，故选D。 9.千帆星座卫星具有覆盖范围广以及传输延迟低等优点，已知千帆星座的某颗卫星运行在距地球表面高度约为600 km的圆轨道上，地球半径为R=6 400 km，地球质量为M=5.97×1024 kg，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2。则(　　) A.若轨道高度加倍，该卫星的线速度将变为原来的倍 B.该卫星的公转周期约为24小时 C.该卫星的公转速度大小约为3 km/s D.该卫星的向心加速度大小约为8.1 m/s2 答案　D 解析　根据万有引力提供向心力有G=m，解得v=，可知轨道高度加倍，则线速度变小，故A错误；根据万有引力提供向心力有G=m()2r，解得T=2π，因其轨道半径比同步卫星的小，故其周期一定比同步卫星的周期24小时小，故B错误；由v=代入数据得v≈7.5 km/s，故C错误；根据牛顿第二定律有G=ma，代入数据解得向心加速度大小a≈8.1 m/s2，故D正确。 10.(2025·八省联考河南卷，3)水星是太阳系中距离太阳最近的行星，其平均质量密度与地球的平均质量密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的，则靠近水星表面运动的卫星与地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度之比约为(　　) A.64∶9 B.8∶3 C.3∶8 D.9∶64 答案　C 解析　由万有引力提供向心力有G＝m，又M＝ρ·V， V＝πR3，联立解得v＝2R∝R，所以，故C正确。 11 (2025·福建泉州高三期末)a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1;b处于较低的轨道上，离地心距离为r，运行角速度为ω2，加速度为a2;c是地球同步卫星，离地心距离为4r，运行角速度为ω3，加速度为a3;d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R。则以下说法正确的是(　　) A. B.卫星d的运动周期有可能是24小时 C. D.卫星b每天可以观测到8次的日出 答案　D 解析　卫星围绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力有G＝ma，卫星绕地球运动的加速度大小为a＝，卫星绕地球运动的加速度与其轨道半径rx的平方成反比，然而卫星a在地球赤道上随地球一起转动，向心力只来自于万有引力的一小部分，所以≠，故A错误;根据开普勒第三定律有，c是地球同步卫星，其周期Tc为24小时，由于rd>rc，所以卫星d的运动周期Td大于24小时，故B错误;卫星围绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力有G＝mω2rx，可得ω＝，有，可得Tb＝3 h，则卫星b每天可以观测到8次的日出，故C错误，D正确。 12 .(2025·湖北武汉模拟)如图所示，A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，三颗卫星均可看作绕地球做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是(　　) A.B、C的线速度大小相等，且大于A的线速度大小 B.B、C的周期相等，且大于A的周期 C.B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度大小 D.C的向心力大小大于B的向心力大小 答案　B 解析　根据万有引力提供向心力，有＝m＝mr＝ma，可得v＝，T＝，a＝，由于rA<rB＝rC，则有vA>vB＝vC，TA<TB＝TC，aA>aB＝aC，故B正确，A、C错误;由于不知道B、C两颗卫星的质量关系，所以无法比较B、C两颗卫星的向心力大小，故D错误。 13.(2025·安徽高三月考)华为Mate 60 Pro成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，在无信号环境下，该手机通过“天通一号”卫星与外界进行联系。“天通一号”卫星位于离地球表面约为6R的地球同步轨道上，R为地球半径，地球表面重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　) A.“天通一号”在轨运行的加速度约为7g B.地球赤道上物体随地球自转的角速度约为 C.“天通一号”在轨运行的周期约为14π D.地球赤道上物体随地球自转的线速度大于“天通一号”在轨运行的线速度 答案　C 解析　万有引力与重力的关系G＝mg，地球赤道上物体随地球自转的角速度等于“天通一号”在轨运行的角速度，根据万有引力提供向心力，有G＝mω2·7R＝m·7R＝mg'，解得g'＝g，ω＝，T＝14π，故A、B错误，C正确;根据v＝ωr，可知地球赤道上物体随地球自转的线速度小于“天通一号”在轨运行的线速度，故D错误。 14.(多选)(2025·重庆南开中学月考)2023年11月16日，中国北斗系统正式成为全球民航通用的卫星导航系统。如图，北斗系统空间段由若干地球同步卫星a、倾斜地球同步轨道卫星b和中圆地球轨道卫星c等组成。将所有卫星的运动视为匀速圆周运动、地球看成质量均匀的球体，若同步卫星a的轨道半径是地球半径的k倍，下列说法正确的是(　　) A.卫星c的线速度小于卫星a的线速度 B.卫星b有可能每天同一时刻经过重庆正上方 C.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为1－ D.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为1＋ 答案　BC 解析　根据G＝m得v＝，可知轨道半径越大，线速度越小，所以卫星c的线速度大于卫星a的线速度，A错误;卫星b是倾斜地球同步轨道卫星，周期与地球自转相同，若某一时刻出现在重庆正上方，则过24小时之后又在重庆正上方，B正确;在地球北极处，有G＝mg1，在地球赤道处有G－mR＝mg2，对于地球同步卫星有G＝mkR，解得＝1－，C正确，D错误。 15.(多选)2023年7月9日，在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星绕地球运动的T－图像如图所示，其斜率为k。已知地球的半径为R，引力常量为G，卫星绕地球的运动可看作匀速圆周运动。下列说法正确的是(　　) A.地球的质量为 B.地球的密度为 C.地球的第一宇宙速度为 D.若卫星的运动周期为T1，则卫星离地球表面的高度为－R 答案　BCD 解析　根据万有引力提供向心力有G＝m，根据圆周运动知识有T＝，联立解得T＝，则T－图像的斜率k＝2πGM，解得地球的质量M＝，A错误;地球的体积V＝πR3，又ρ＝，结合A项分析解得地球的密度ρ＝，B正确;地球的第一宇宙速度v1＝，C正确;根据万有引力提供向心力有G＝m(R＋h1)，结合A项分析可得h1＝－R，D正确。 16 (2024·湖南长沙模拟)2023年11月16日，中国北斗系统正式加入国际民航组织标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。将地球看成质量均匀的球体，若地球半径与同步卫星的轨道半径之比为k，下列说法正确的是(　　) A.倾斜地球同步轨道卫星有可能保持在长沙的正上方 B.地球静止轨道卫星与地面上的点线速度大小相等，所以看起来是静止的 C.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为 D.地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为 答案　D 解析　倾斜地球同步轨道卫星周期仍然是24小时，但轨道与赤道平面有夹角，如果某时刻在长沙正上方，则24小时后就又在长沙正上方，但不能保持在长沙正上方，故A错误;地球静止轨道卫星与地面上的点角速度相等，由v＝ωr可知，地球静止轨道卫星的轨道半径大于地面上的点的轨道半径，因此静止轨道卫星的线速度大小大于地面上的点线速度大小，B错误;根据题意，对同步卫星，由万有引力提供向心力有＝m·，在地球北极有＝mg极，在赤道上有＝mg赤＋mR，联立可得g赤＝g极，则地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为，C错误，D正确。 17 .(2024·山东卷·5)“鹊桥二号”中继星环绕月球运行，其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球同步卫星的轨道半径为r，则月球与地球质量之比可表示为(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　由=mr得：= 根据开普勒第三定律=k，则k= 可见，开普勒第三定律中的k值与中心天体质量有关，地球质量M地=，同理，对“鹊桥二号”中继星，可得月球质量M月=， 因“鹊桥二号”与地球同步卫星周期相同， 所以=，故选D。 1 学科网（北京）股份有限公司 $