第5章 第2讲 人造卫星 宇宙速度（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习讲义·物理（江苏专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“人造卫星 宇宙速度”专题，依据高考评价体系梳理了卫星运行参量分析、近地/同步卫星与赤道物体比较、宇宙速度三大核心考点，通过考点权重分析明确卫星参量规律及同步卫星比较为高频考查内容，归纳参量比较、轨道分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“规律总结+真题演练+素养提升”策略，如典例3通过万有引力提供向心力及角速度关系，对比近地卫星、同步卫星与赤道物体的线速度和加速度，培养科学思维与运动和相互作用观念。配套高考真题及易错点分析，帮助学生掌握比较类题型答题技巧，教师可据此高效指导学生冲刺高考。

第2讲　人造卫星　宇宙速度 第五章 万有引力与宇宙航行 1 考点一　卫星运行参量的分析 1．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 考 点 一 2．人造卫星 地球卫星的运行轨道如图所示．卫星运行的轨道平面一定通过地心． (1) 赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星中的静止卫星就是其中的一种． (2) 极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星．由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖． (3) 其他轨道：除以上两种轨道以外的卫星轨道，它们的轨道平面一定通过地心． 考 点 一 3．静止卫星的六个“一定” 考 点 一 典 题 悟 法 　　 　　(2025·苏锡常镇第一次调研)我国太阳探测卫星“羲和号”在离地球表面高度517 km的圆轨道上运行，则该卫星与地球同步卫星相比，具有相同的 (　　) A．发射速度 B．向心加速度 C．周期 D．轨道圆心 1 D 考 点 一 考 点 一 　　 　　已知一个星球x的密度与地球的密度相同，星球x与地球的半径之比为1∶4，假设卫星A与卫星B分别绕地球和星球x做匀速圆周运动，且两卫星的轨道半径相同，如图所示．下列说法中正确的是 (　　) A．卫星A与卫星B的加速度大小之比为4∶1 B．卫星A与卫星B的线速度大小之比为2∶1 C．卫星A与卫星B的环绕周期之比为1∶8 D．地球与星球x的第一宇宙速度之比为1∶4 2 C 考 点 一 考 点 一 考点二　近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题   如图所示，a为近地卫星，半径为r1；b为地球静止卫星，半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为r3．   近地卫星(r1、ω1、v1、a1) 静止卫星(r2、ω2、v2、a2) 赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3) 向心力 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力 考 点 二 考 点 二 典 题 悟 法 　　 　　已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1，向心加速度大小为a1，近地卫星速度大小为v2，向心加速度大小为a2，地球静止卫星线速度大小为v3，向心加速度大小为a3．设近地卫星距地面高度不计，静止卫星距地面高度约为地球半径的6倍，则下列说法中正确的是 (　　) 3 C 考 点 二 考 点 二 　　 　　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为绕地球表面的近地卫星，C是地球同步卫星．下列说法中正确的是 (　　) A．卫星B的速度大于地球的第一宇宙速度 B．A、B的线速度大小关系为vA＞vB C．周期大小关系为TC＞TB＞TA D．若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速 4 D 考 点 二 考 点 二 考点三　宇宙速度 1．三种宇宙速度 第一宇宙速度 (环绕速度) v1＝________km/s，是人造地球卫星的________发射速度，这也是地球卫星的最大环绕速度 第二宇宙速度 (逃逸速度) v2＝11.2 km/s，是物体挣脱________引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s，是物体挣脱________引力束缚的最小发射速度 7.9 最小 地球 太阳 考 点 三 2．第一宇宙速度的推导 考 点 三 典 题 悟 法 　　 　　2024年4月25日20时59分发射“神舟十八号”载人飞船，“神舟十八号”飞行乘组由航天员叶光富、李聪、李广苏组成，执行此次发射任务的“长征二号F”遥十八火箭即将加注推进剂，为登月计划奠定了基础．我国设计的方案是：采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至环月轨道对接，航天员从飞船进入月面着陆器．月面着陆器将携航天员下降着陆于月面预定区域．在完成既定任务后，航天员将乘坐着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接，并携带样品乘坐飞船返回地球． 5 考 点 三 A．发射火箭的速度必须达到16.7 km/s B．月面着陆器下降着陆过程应当加速 C．载人飞船在环月轨道匀速圆周运动的运行速度小于地球的第一宇宙速度 D．载人飞船在月球表面上方约200 km处环月匀速圆周运动的周期约为30天 C 考 点 三 考 点 三 考 点 三 宇宙速度与运动轨迹的关系 1．v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动． 2.7．9 km/s＜v发＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆． 3.11.2 km/s≤v发＜16.7 km/s，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆． 4．v发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间． 考 点 三 随堂内化 1．(2025·南通第二次调研)水星和地球绕太阳做匀速圆周运动，已知水星的公转周期约为88天，则水星 (　　) A．轨道半径比地球的大 B．角速度比地球的大 C．线速度比地球的小 D．加速度比地球的小 B 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 2．(2025·南通四模)已知地球的质量约是月球的81倍，地球的半径约是月球的4倍，则“嫦娥六号”探测器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的速率约为地球第一宇宙速度的 (　　) A 随堂内化 4 1 2 3 3．(2021·江苏卷)我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹．“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步．该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角．该卫星 (　　) A．运行速度大于第一宇宙速度 B．运行速度小于第一宇宙速度 C．轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星 D．轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星 B 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 4．(2026·南京学情调研)2025年5月22日，“神舟二十号”乘组航天员在空间站(距地面高度约400 km)机械臂支持下，第一次圆满完成出舱活动的全部既定任务，关于空间站，下列说法中正确的是 (　　) A．周期大于24小时 B．线速度大于7.9 km/s C．加速度小于9.8 m/s2 D．仅知道空间站的运行周期、距离地面的高度和引力常量G，可求出地球的质量 C 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 配套热练 一、 选择题 1．2024年1月，我国使用运载火箭成功将“爱因斯坦探针卫星”送入预定轨道，用于捕捉爱因斯坦预言的黑洞及引力波电磁对应体等天文现象．若卫星在距地面600 km的轨道上绕地球稳定运行，则该卫星的 (　　) A．运行周期等于地球的自转周期 B．线速度大于地球的第一宇宙速度 C．角速度等于地球同步卫星的角速度 D．加速度大于地球同步卫星的加速度 D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 2．(2025·南京学情调研)某卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为12小时．下列说法中正确的是 (　　) A．该卫星的高度低于同步卫星 B．该卫星运行过程中加速度恒定 C．该卫星的运行速度大于地球的第一宇宙速度 D．该卫星在太空中所受地球引力比在地面上大 A 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 3．(2026·南京六校联合体期初)如图所示，人造地球卫星A、B均做匀速圆周运动且轨道半径相等，卫星B的运行周期为24 h，下列说法中正确的是 (　　) A．A、B均为地球静止卫星 B．A的运行速度小于第一宇宙速度 C．A、B动能一定相等 D．A在轨道上受到的地球引力比在地面上时大 B 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4．(2025·无锡期末)如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用T、Ek、E、S分别表示卫星的周期、动能、机械能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式中正确的是 (　　) A．TA＜TB B．SA＝SB C．EkA＞EkB D．EA＞EB D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 5．(2026·苏州期初调研)目前我国已完成北斗系统升级，性能实现了质的飞跃．关于地球卫星，下列说法中正确的是 (　　) A．分别沿不同轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期 B．分别沿不同圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的半径 C．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率 D．卫星沿圆轨道运行，其速率的最大值为11.2 km/s C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 【解析】 根据开普勒第三定律，卫星的周期仅由轨道半长轴决定．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，若椭圆的半长轴等于圆的半径，则两卫星具有相同的周期，故A错误；圆轨道的半径由轨道高度决定．若两颗卫星在不同轨道平面(如赤道与极地)，但半径相同，则属于不同圆轨道．因此，不同圆轨道可能存在相同半径，故B错误；沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道对称的不同位置具有相同的速率，故C正确；卫星圆轨道的最大速率为第一宇宙速度，11.2 km/s是第二宇宙速度即脱离地球引力的速度，卫星若达到此速度将脱离地球，不再绕地球转动，故D错误． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 A 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 7．(2026·南京期初补偿训练)北京时间2025年6月26日21时29分，经过约6.5小时的出舱活动，“神舟二十号”航天员乘组圆满完成第二次出舱活动．在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，航天员乘组还完成了舱外设备设施巡检及处置等任务．已知空间站绕行地球一圈的时间大约为90分钟．下列说法中正确的是 (　　) A．空间站的运行速度大于第一宇宙速度 B．空间站的加速度大于地球表面的重力加速度 C．航天员出舱后飘浮在空中不受任何力的作用 D．航天员在出舱时间内最多可以看到5次日出 D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 8．如图所示，从我国空间站伸出的长为d的机械臂外端安置一微型卫星，微型卫星和空间站能与地心保持在同一直线上绕地球做匀速圆周运动．已知地球半径为R，空间站的轨道半径为r，地球表面重力加速度为g．忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸，则 (　　) A．微型卫星的角速度比空间站的角速度要小 B．微型卫星的线速度与空间站的线速度相等 D．机械臂对微型卫星一定无作用力 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 (2) 倘若太阳能收缩成球形黑洞，求该黑洞的最大半径． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 10．设想从地球赤道平面内架设一垂直于地面延伸到太空的电梯，电梯的厢体可以将人从地面运送到地球同步轨道的空间站．已知地球表面两极处的重力加速度为g，地球自转周期为T，地球半径为R，引力常量为G．求： (1) 同步轨道空间站距地面的高度h． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 (2) 太空电梯的厢体停在距地面R高处时，厢体对质量为m的乘客的作用力F． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 配套热练 近地卫星 (r1、ω1、v1、a1) 静止卫星 (r2、ω2、v2、a2) 赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3) 轨道半径 r2＞r3＝r1 角速度 由＝mω2r，得ω＝，故ω1＞ω2 静止卫星的角速度与地球自转角速度相同，故ω2＝ω3　 ω1＞ω2＝ω3 线速度 由＝，得v＝，故v1＞v2 由v＝rω，得v2＞v3 v1＞v2＞v3 向心 加速度 由＝ma，得a＝，故a1＞a2 由a＝ω2r，得a2＞a3 a1＞a2＞a3 $