第14讲 人造卫星 宇宙速度 讲义 -2027届高三物理一轮复习

第14讲 人造卫星 宇宙速度 讲义

知识梳理：

1.天体(卫星)运行问题分析

将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供。

2.人造卫星

(1)极地卫星:运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。

(2)近地卫星:轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r≈R(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度v＝7.9 km/s(人造地球卫星的最大运行速度)，周期T＝85 min(人造地球卫星的最小周期)。

3．宇宙速度

(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v1＝7.9 km/s，是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度。

(2)第二宇宙速度(逃逸速度)：v2＝11.2 km/s，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。

(3)第三宇宙速度：v3＝16.7 km/s，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

考点一　卫星运动参量的分析

1.人造卫星运行轨道

卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，地球同步静止卫星的轨道是赤道轨道。如图所示。

2.物理量随轨道半径变化的规律

G⇒公式中r指轨道半径，r越大，v、ω、a越小，T越大(高轨低速大周期)

3．静止卫星的特点：六个“一定”

4.近地卫星、同步卫星与地球赤道上物体的比较

典例1：(2025·八省联考云南卷，2)神舟十九号载人飞船与中国空间站完成自主交会对接后形成一个组合体。该组合体在距地面高约400 km(高于近地轨道高度)的轨道上运行，其轨道可近似视为圆。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36 000 km处，则该组合体(　　)

A.运行速度大于7.9 km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期

B.运行速度大于7.9 km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期

C.运行速度小于7.9 km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期

D.运行速度小于7.9 km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期

[答案]　C[解析]:根据G＝m＝mr，可得v＝，T＝2π，组合体的轨道半径大于地球半径，可知组合体的运行速度小于7.9 km/s;组合体的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可知组合体的运行周期小于地球同步卫星的周期，故C正确。

典例2： (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.