第17讲 天体运动的规律（复习讲义）（上海专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦天体运动规律专题，覆盖发射速度与环绕速度、天体运动分析与计算、人造地球卫星等核心考点，按概念建构-规律应用-综合比较的逻辑层次搭建知识框架。通过命题透视研判考情、思维建模梳理脉络、考点精讲拆解核心、考向破译归纳范式、真题溯源感知考向的教学流程，帮助学生系统突破难点。 讲义以航天科技为背景整合考点，如结合嫦娥六号变轨分析能量变化培养科学态度与责任，采用“高轨低速长周期”口诀等模型建构方法强化科学思维。设置例题、变式训练、真题分层练习，助力学生高效掌握解题范式，为教师精准把控复习节奏提供有力支撑。

第17讲 天体运动的规律 目录 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 发射速度和环绕速度 知识点02 天体运动的分析与计算 知识点03 人造地球卫星 知识点04 人造卫星的变轨问题 知识点05 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 考●向●破●译 考向01 第一宇宙速度 考向02 人造地球卫星 考向03 天体运动规律 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 选择题 × × √ 填空题 × × × 计算题 √ × √ 实验题 × × × 综合题 × × × 考情分析 1．随着中国今年来航空航天技术的快速发展，万有引力和天体运动成为热门考点，出题的可能性较大。 2．从命题方式上看，通常以填空、选择、计算题的形式出现，或作为一个情景大题出现。 3．考查内容以近年来我国航天事业的场景为背景、考查万有引力、卫星运动规律以及能量和做功等主要知识点。 复习目标 1.了解宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 2.了解卫星的种类和运行规律，并能结合能量观点综合分析卫星变轨等应用问题。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 发射速度和环绕速度 1. 两种速度 (1)发射速度：在地球上发射卫星的发射速度，也叫宇宙速度。 ①第一宇宙速度：发射卫星绕地球飞行的最小速度。 ➁第二宇宙速度：发射卫星离开地球、绕太阳飞行的最小速度。 ➂第三宇宙速度：发射卫星离开太阳、飞向太阳系之外的外太空的最小速度。 (2)环绕速度：卫星发射在轨道上的运行速度。 2.第一宇宙速度的推导 (1)两个表达式 方法1：重力提供向心力（重力加速度法），由mg＝m得v＝ 方法2：万有引力提供向心力（环绕法），由G＝m得v＝ (2)含义 ①人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量。 ➁近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9 km/s，也是卫星圆轨道的最大运行速度。 ➂不同天体的第一宇宙速度不同。第一宇宙速度取决于中心天体的质量M和半径R，与卫星无关。 3. 三种宇宙速度及含义 数值 意义 第一宇宙速度 7.9 km/s 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 最小发射速度，最大圆形轨道环绕速度。 第二宇宙速度 11.2 km/s 在地面附近发射飞行器使物体克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 16.7 km/s 在地面附近发射飞行器使物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速度 (1)发射速度7.9 km/s<v0<11.2 km/s时，物体绕地球运行的轨迹是椭圆。 (2).发射速度11.2 km/s<v0<16.7 km/s时，飞行器能够克服地球的引力，绕太阳运行，或者绕其它行星飞行。 (3).发射速度16.7km/s<v0时，飞行器能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外。 知识点02 天体运动的分析与计算 1.一般行星(或卫星)的运动可看做匀速圆周运动，所需向心力由中心天体对它的万有引力提供。 基本公式：G＝m＝mω2r＝mr 2.黄金代换：忽略自转时，mg＝G，整理可得：GM＝gR2 在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM，GM＝gR2被称为“黄金代换式”。 3.天体运动的物理量与轨道半径的关系 (1)由G＝m得v＝ (2)由G＝mω2r得ω＝ (3)由G＝m2r得T＝2π (4)由G＝man得an＝ 知识点03 人造地球卫星 1.人造地球卫星 (1)卫星按轨道角度可分为： ①赤道轨道：卫星围绕地球旋转时在地球赤道正上方，通常是圆轨道，倾斜角度0° ➁极地轨道：卫星的路径从南极和北极正上方通过，而且与赤道面的垂直的轨道，轨道倾角90° ➂倾斜轨道：除了在赤道卫星和极地卫星之外的轨道，轨道倾斜角度在0到90°之间。 注意：因为地球对卫星的万有引力提供了卫星圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心。即轨道中心一定和地球中心重合，不存在不重合的卫星轨道。 (2)卫星按高度可分为： ①近地卫星：距离地面300—2000公里范围内的近地轨道，近似计算时可认为r=R。 ➁同步卫星：特指在赤道上空和地球自转周期相同，即保持同步的高轨道卫星。 2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T＝≈85 min. (2)7.9 km/s是最小发射速度，也是最大环绕速度。 (3)85 min是近地卫星的最小周期。 因为卫星高度比地球半径R大，实际周期为87~93分钟，即地球转一周，卫星转约16周。 3.同步卫星 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期。 (2)特点：5个定 ①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h。 ②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东。 ③定高度：由G＝m(R＋h)可得，同步卫星离地面高度为h＝－R≈3.6×104 km≈6R。 ④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变。 ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变。 知识点04 人造卫星的变轨问题 1.变轨问题概述 (1)稳定运行：卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即G＝m (2)变轨运行 ①同向点火加速，所需向心力F向＝m增大，大于万有引力，卫星将做离心运动，向高轨道变轨。 ②反向点火减速，所需向心力F向＝m减小，小于万有引力，卫星将做近心运动，向低轨道变轨。 ➂同向点火加速，对卫星做功，所以轨道越高，机械能越大；反之，轨道越低，机械能越小。 2.卫星的发射、变轨问题 ①如图，发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1； ②在Q点点火加速做离心运动进入椭圆轨道2； ➂在P点点火加速，使其满足＝m，进入圆轨道3做圆周运动。 3.卫星的变轨问题 ①点火加速，机械能增加；反向点火减速，机械能减小。 ②高度增加，引力做负功，势能增加；高度降低，引力做正功，势能减小。 知识点05 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星与近地卫星 相同点：都是人造卫星，由万有引力提供向心力，因此可以应用卫星的运行规律进行讨论； 不同点：同步卫星的轨道半径较大，它的周期较长、线速度、角速度、向心加速度较小。 2.赤道上的物体与同步卫星 相同点：都在做匀速圆周运动，角速度等于地球自转角速度，周期都等于地球自转周期。 不同点：(1)受力不同，赤道上的物体受万有引力和支持力作用，不能当做卫星处理。 (2)轨道半径不同；根据，，同步卫星的v、a均大于赤道上的物体。 3.赤道上的物体与近地卫星 相同点：都做匀速圆周运动，轨道半径相同。 不同点：受力不同，赤道上的物体受万有引力和支持力作用，不能当做卫星处理， 其向心加速度、线速度、角速度均小于近地卫星，周期长于近地卫星。 4. 同步卫星和赤道上物体周期和角速度相同，因此通常同步卫星为参考基准，进行比较分析。 因此要通过v＝ωr，an＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小。 思维建模 (1)定量计算：同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力， 即都满足＝m＝mω2r＝mr＝man (2)定性分析：r越大，v、ω、an越小，T越大。 得分速记 ①第一宇宙速度是最小发射速度和最大运行速度。 ②卫星运行口诀：“越高越慢T越大”或“高轨低速长周期”。 ➂卫星变轨：从低轨到高轨需要点火加速，机械能增加（动能减小，势能增大）。 考●向●破●译 考向01 第一宇宙速度 例1.（25-26高一下·上海杨浦·期中）记第一宇宙速度是，第二宇宙速度为，第三宇宙速度为，若要在地球上发射一颗绕太阳运行的人造行星，需要发射速度要满足（     ） A． B． C． D． 【变式训练1】（25-26高一下·上海徐汇·阶段检测）2025年6月26日，神舟二十号航天员顺利完成了空间站舱外设备巡检等任务。已知空间站轨道可视为圆形，距地表高度390km。则（　　） A．航天员调整姿态时，可以视为质点 B．航天员相对空间站静止时，所受合力为零 C．空间站的速度大于第一宇宙速度 D．空间站绕地球公转的周期小于地球自转周期 考向02 人造地球卫星 例1. （25-26高一下·上海徐汇·阶段检测）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 B．线速度之比为 C．向心加速度之比为 D．受到地球的万有引力之比为 【变式训练1】（25-26高一下·上海浦东新·阶段检测）北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约地球半径的7倍，则该卫星（　　） A．发射速度可能大于 B．线速度小于 C．周期约为 D．可以经过上海上空 考向03 天体运动规律 例1.（25-26高一下·上海·期中）若嫦娥六号探测器变轨后，在离月球更近的轨道上做匀速圆周运动。与变轨前的匀速圆周运动相比，嫦娥六号探测器的（　　） A．线速度变大 B．周期变大 C．角速度变小 D．向心加速度变小 例2.（多选）如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则（ ） A.b所需向心力最小 B.b、c的周期相同且大于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 D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度 【变式训练1】（多选）中国空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上，而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示，为静止在地球赤道上的物体，为中国空间站，为地球同步卫星，则下列说法正确的是（　　） A．线速度的大小关系为 B．周期关系为 C．向心加速度的关系 D．同步卫星的发射速度要大于第一宇宙速度 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1. （2026·上海·高考真题）某空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动的轨道半径为，空间站自身质量为，则该空间站的动能为________。（已知地球质量为，引力常量为） 2．（25-26高二下·上海·期末）嫦娥六号。2024年我国发射的嫦娥六号探测器成功抵达月球背面，并带回人类首份月背样品。探测器着陆月球表面的过程示意图如图所示，探测器先在半径为轨道I做匀速圆周运动，周期为。从点变轨进入椭圆轨道II，到达近月点点再次变轨到近月圆轨道III，最后安全落在月球上。已知月球质量为，半径为，引力常量为。 (1)嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中，保持不变的物理量是（     ） A．加速度 B．动能 C．角速度 D．线速度 (2)在近月圆轨道上，嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小为________，加速度大小为_______。 (3)嫦娥六号在椭圆轨道II运行时___________。 A．点的速度大于点的速度 B．点的速度小于点的速度 C．点的加速度大于点的加速度 D．点的加速度小于点的加速度 (4)嫦娥六号距月面约100米时，开始避障下降。若嫦娥六号避障下降时沿图中虚线方向做匀减速直线运动，不计月球大气阻力，则其发动机喷出的气体对其作用力可能为_______。 A． B． C． D． (5)嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地安全着陆。若嫦娥六号的质量为，其四条腿与竖直方向的夹角均为，如图所示。月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的。它静止在月球平坦表面处时，每条腿对月球表面压力的大小为___________。 A． B． C． D． 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第17讲 天体运动的规律 目录 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 发射速度和环绕速度 知识点02 天体运动的分析与计算 知识点03 人造地球卫星 知识点04 人造卫星的变轨问题 知识点05 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 考●向●破●译 考向01 第一宇宙速度 考向02 人造地球卫星 考向03 天体运动规律 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 选择题 × × √ 填空题 × × × 计算题 √ × √ 实验题 × × × 综合题 × × × 考情分析 1．随着中国今年来航空航天技术的快速发展，万有引力和天体运动成为热门考点，出题的可能性较大。 2．从命题方式上看，通常以填空、选择、计算题的形式出现，或作为一个情景大题出现。 3．考查内容以近年来我国航天事业的场景为背景、考查万有引力、卫星运动规律以及能量和做功等主要知识点。 复习目标 1.了解宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 2.了解卫星的种类和运行规律，并能结合能量观点综合分析卫星变轨等应用问题。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 发射速度和环绕速度 1. 两种速度 (1)发射速度：在地球上发射卫星的发射速度，也叫宇宙速度。 ①第一宇宙速度：发射卫星绕地球飞行的最小速度。 ➁第二宇宙速度：发射卫星离开地球、绕太阳飞行的最小速度。 ➂第三宇宙速度：发射卫星离开太阳、飞向太阳系之外的外太空的最小速度。 (2)环绕速度：卫星发射在轨道上的运行速度。 2.第一宇宙速度的推导 (1)两个表达式 方法1：重力提供向心力（重力加速度法），由mg＝m得v＝ 方法2：万有引力提供向心力（环绕法），由G＝m得v＝ (2)含义 ①人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量。 ➁近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9 km/s，也是卫星圆轨道的最大运行速度。 ➂不同天体的第一宇宙速度不同。第一宇宙速度取决于中心天体的质量M和半径R，与卫星无关。 3. 三种宇宙速度及含义 数值 意义 第一宇宙速度 7.9 km/s 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 最小发射速度，最大圆形轨道环绕速度。 第二宇宙速度 11.2 km/s 在地面附近发射飞行器使物体克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 16.7 km/s 在地面附近发射飞行器使物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速度 (1)发射速度7.9 km/s<v0<11.2 km/s时，物体绕地球运行的轨迹是椭圆。 (2).发射速度11.2 km/s<v0<16.7 km/s时，飞行器能够克服地球的引力，绕太阳运行，或者绕其它行星飞行。 (3).发射速度16.7km/s<v0时，飞行器能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外。 知识点02 天体运动的分析与计算 1.一般行星(或卫星)的运动可看做匀速圆周运动，所需向心力由中心天体对它的万有引力提供。 基本公式：G＝m＝mω2r＝mr 2.黄金代换：忽略自转时，mg＝G，整理可得：GM＝gR2 在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM，GM＝gR2被称为“黄金代换式”。 3.天体运动的物理量与轨道半径的关系 (1)由G＝m得v＝ (2)由G＝mω2r得ω＝ (3)由G＝m2r得T＝2π (4)由G＝man得an＝ 知识点03 人造地球卫星 1.人造地球卫星 (1)卫星按轨道角度可分为： ①赤道轨道：卫星围绕地球旋转时在地球赤道正上方，通常是圆轨道，倾斜角度0° ➁极地轨道：卫星的路径从南极和北极正上方通过，而且与赤道面的垂直的轨道，轨道倾角90° ➂倾斜轨道：除了在赤道卫星和极地卫星之外的轨道，轨道倾斜角度在0到90°之间。 注意：因为地球对卫星的万有引力提供了卫星圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心。即轨道中心一定和地球中心重合，不存在不重合的卫星轨道。 (2)卫星按高度可分为： ①近地卫星：距离地面300—2000公里范围内的近地轨道，近似计算时可认为r=R。 ➁同步卫星：特指在赤道上空和地球自转周期相同，即保持同步的高轨道卫星。 2.近地卫星 (1)v1＝7.9 km/s；T＝≈85 min. (2)7.9 km/s是最小发射速度，也是最大环绕速度。 (3)85 min是近地卫星的最小周期。 因为卫星高度比地球半径R大，实际周期为87~93分钟，即地球转一周，卫星转约16周。 3.同步卫星 (1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期。 (2)特点：5个定 ①定周期：所有同步卫星周期均为T＝24 h。 ②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东。 ③定高度：由G＝m(R＋h)可得，同步卫星离地面高度为h＝－R≈3.6×104 km≈6R。 ④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变。 ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变。 知识点04 人造卫星的变轨问题 1.变轨问题概述 (1)稳定运行：卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力，即G＝m (2)变轨运行 ①同向点火加速，所需向心力F向＝m增大，大于万有引力，卫星将做离心运动，向高轨道变轨。 ②反向点火减速，所需向心力F向＝m减小，小于万有引力，卫星将做近心运动，向低轨道变轨。 ➂同向点火加速，对卫星做功，所以轨道越高，机械能越大；反之，轨道越低，机械能越小。 2.卫星的发射、变轨问题 ①如图，发射卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1； ②在Q点点火加速做离心运动进入椭圆轨道2； ➂在P点点火加速，使其满足＝m，进入圆轨道3做圆周运动。 3.卫星的变轨问题 ①点火加速，机械能增加；反向点火减速，机械能减小。 ②高度增加，引力做负功，势能增加；高度降低，引力做正功，势能减小。 知识点05 同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星与近地卫星 相同点：都是人造卫星，由万有引力提供向心力，因此可以应用卫星的运行规律进行讨论； 不同点：同步卫星的轨道半径较大，它的周期较长、线速度、角速度、向心加速度较小。 2.赤道上的物体与同步卫星 相同点：都在做匀速圆周运动，角速度等于地球自转角速度，周期都等于地球自转周期。 不同点：(1)受力不同，赤道上的物体受万有引力和支持力作用，不能当做卫星处理。 (2)轨道半径不同；根据，，同步卫星的v、a均大于赤道上的物体。 3.赤道上的物体与近地卫星 相同点：都做匀速圆周运动，轨道半径相同。 不同点：受力不同，赤道上的物体受万有引力和支持力作用，不能当做卫星处理， 其向心加速度、线速度、角速度均小于近地卫星，周期长于近地卫星。 4. 同步卫星和赤道上物体周期和角速度相同，因此通常同步卫星为参考基准，进行比较分析。 因此要通过v＝ωr，an＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小。 思维建模 (1)定量计算：同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力， 即都满足＝m＝mω2r＝mr＝man (2)定性分析：r越大，v、ω、an越小，T越大。 得分速记 ①第一宇宙速度是最小发射速度和最大运行速度。 ②卫星运行口诀：“越高越慢T越大”或“高轨低速长周期”。 ➂卫星变轨：从低轨到高轨需要点火加速，机械能增加（动能减小，势能增大）。 考●向●破●译 考向01 第一宇宙速度 例1.（25-26高一下·上海杨浦·期中）记第一宇宙速度是，第二宇宙速度为，第三宇宙速度为，若要在地球上发射一颗绕太阳运行的人造行星，需要发射速度要满足（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】若要在地球上发射一颗绕太阳运行的人造行星，需要其脱离地球引力束缚，但仍受太阳引力束缚，绕太阳运行成为人造太阳行星。所以发射速度要大于或等于第二宇宙速度，但小于第三宇宙速度，即要满足 满足条件的只有C选项。 故选C。 【变式训练1】（25-26高一下·上海徐汇·阶段检测）2025年6月26日，神舟二十号航天员顺利完成了空间站舱外设备巡检等任务。已知空间站轨道可视为圆形，距地表高度390km。则（　　） A．航天员调整姿态时，可以视为质点 B．航天员相对空间站静止时，所受合力为零 C．空间站的速度大于第一宇宙速度 D．空间站绕地球公转的周期小于地球自转周期 【答案】D 【详解】A．航天员调整姿态时，其身体形状、动作姿态是研究对象，大小和形状不可忽略，不能视为质点，故A错误； B．航天员相对空间站静止时，随空间站一起绕地球做匀速圆周运动，合力提供圆周运动的向心力，因此合力不为零，故B错误； C．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是绕地球做圆周运动的最大环绕速度。由万有引力提供向心力 得 空间站轨道半径大于地球半径，因此其运行速度小于第一宇宙速度，故C错误； D．地球同步卫星的周期等于地球自转周期，同步卫星轨道高度约36000km，远大于空间站的390km轨道高度。由万有引力提供向心力 得 轨道半径越小周期越小，因此空间站的公转周期小于地球自转周期，故D正确。 故选D。 考向02 人造地球卫星 例1. （25-26高一下·上海徐汇·阶段检测）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 B．线速度之比为 C．向心加速度之比为 D．受到地球的万有引力之比为 【答案】C 【详解】A．同步卫星的角速度与地球自转角速度相等，赤道上静置的卫星随地球自转的角速度也等于地球自转角速度，二者角速度之比为，故A错误； B．由线速度公式，二者角速度相等，线速度之比等于圆周运动半径之比，为，故B错误； C．由向心加速度公式，二者角速度相等，向心加速度之比等于圆周运动半径之比，为，故C正确； D．由万有引力公式，万有引力大小与到地心距离的平方成反比，因此引力之比为，故D错误。 故选C。 【变式训练1】（25-26高一下·上海浦东新·阶段检测）北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约地球半径的7倍，则该卫星（　　） A．发射速度可能大于 B．线速度小于 C．周期约为 D．可以经过上海上空 【答案】B 【详解】A．11.2km/s是第二宇宙速度，达到该速度的物体会脱离地球引力束缚，地球静止轨道卫星仍绕地球运行，发射速度需大于7.9km/s且小于11.2km/s，故A错误； B．7.9km/s是近地卫星的环绕速度，也是地球卫星的最大环绕速度，根据万有引力提供向心力 解得 地球静止轨道卫星的轨道半径大于地球半径，因此线速度小于7.9km/s，故B正确； C．地球静止轨道卫星的周期与地球自转周期相等，为24h，故C错误； D．地球静止轨道卫星的轨道固定在赤道平面上空，上海不在赤道区域，因此该卫星不可能经过上海上空，故D错误。 故选B。 考向03 天体运动规律 例1.（25-26高一下·上海·期中）若嫦娥六号探测器变轨后，在离月球更近的轨道上做匀速圆周运动。与变轨前的匀速圆周运动相比，嫦娥六号探测器的（　　） A．线速度变大 B．周期变大 C．角速度变小 D．向心加速度变小 【答案】A 【详解】A．由公式推导得线速度 减小则变大，故A正确； B．由公式推导得周期 减小则变小，故B错误； C．由公式推导得角速度 减小则变大，故C错误； D．由公式推导得向心加速度 减小则变大，故D错误。 故选A。 例2.（多选）如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则（ ） A.b所需向心力最小 B.b、c的周期相同且大于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 D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度 【答案】ABD 【解析】因卫星运动的向心力是由它们所受的万有引力提供的，即Fn＝，则b所需向心力最小，A对；由＝mr()2得T＝2π，即r越大，T越大，所以b、c的周期相等且大于a的周期，B对； 由＝man，得an＝，即an∝，所以b、c的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，C错； 由＝，得v＝，即v∝，所以b、c的线速度大小相等且小于a的线速度，D对。 【变式训练1】（多选）中国空间站运行在距离地球表面约400千米高的近地轨道上，而地球同步卫星离地高度约为36000千米。如图所示，为静止在地球赤道上的物体，为中国空间站，为地球同步卫星，则下列说法正确的是（　　） A．线速度的大小关系为 B．周期关系为 C．向心加速度的关系 D．同步卫星的发射速度要大于第一宇宙速度 【答案】BD 【解析】A．对于绕地球圆周运动的卫星，根据万有引力提供向心力有 得 故越大，越小，即 a与c角速度相等，但c半径较大，根据可知， 故，故A错误； B．对于绕地球圆周运动的卫星，根据万有引力提供向心力有 得 故越大，越大，即 又 故，故B正确； C．对于绕地球圆周运动的卫星， 根据万有引力提供向心力有 得 故越大，越小，即 a与c角速度相等，但c半径较大，根据可知， 故，故C错误； D．近地卫星的发生速度等于第一宇宙速度，卫星的轨道越高发射速度越大，故同步卫星的发射速度要大于第一宇宙速度，故D正确。 故选BD。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1. （2026·上海·高考真题）某空间站绕地球做匀速圆周运动，其运动的轨道半径为，空间站自身质量为，则该空间站的动能为________。（已知地球质量为，引力常量为） 【答案】 【详解】根据万有引力提供向心力可得 解得 则该空间站的动能为 2．（25-26高二下·上海·期末）嫦娥六号。2024年我国发射的嫦娥六号探测器成功抵达月球背面，并带回人类首份月背样品。探测器着陆月球表面的过程示意图如图所示，探测器先在半径为轨道I做匀速圆周运动，周期为。从点变轨进入椭圆轨道II，到达近月点点再次变轨到近月圆轨道III，最后安全落在月球上。已知月球质量为，半径为，引力常量为。 (1)嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中，保持不变的物理量是（     ） A．加速度 B．动能 C．角速度 D．线速度 (2)在近月圆轨道上，嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小为________，加速度大小为_______。 (3)嫦娥六号在椭圆轨道II运行时___________。 A．点的速度大于点的速度 B．点的速度小于点的速度 C．点的加速度大于点的加速度 D．点的加速度小于点的加速度 (4)嫦娥六号距月面约100米时，开始避障下降。若嫦娥六号避障下降时沿图中虚线方向做匀减速直线运动，不计月球大气阻力，则其发动机喷出的气体对其作用力可能为_______。 A． B． C． D． (5)嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地安全着陆。若嫦娥六号的质量为，其四条腿与竖直方向的夹角均为，如图所示。月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的。它静止在月球平坦表面处时，每条腿对月球表面压力的大小为___________。 A． B． C． D． 【答案】(1)BC (2) (3)BD (4)B (5)A 【详解】（1）AD．匀速圆周运动中，加速度、线速度是矢量，大小不变，方向时刻变化，故AD错误； BC．动能、角速度是标量，大小不变，故BC正确。 故选BC。 （2） [1][2]根据万有引力提供向心力 解得， （3）AB．根据开普勒第二定律，近月点B的速度大于远月点A的速度，故A错误，B正确； CD．由牛顿第二定律有 解得 A点到月心距离更大，故A点加速度小于B点加速度，故C错误，D正确。 故选BD。 （4） 匀减速直线运动的加速度（合力）方向与速度方向相反，即沿运动虚线斜向上（与下降方向反向）。 探测器受竖直向下的重力和发动机推力F，根据矢量合成，推力F必须在竖直向上和沿虚线斜向上的夹角之间，只有F2符合。 故选B。 （5）根据题意可知，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 设每条腿对探测器的支持力为F，根据整体法可得 根据牛顿第三定律可知，每条腿对月球表面压力的大小。 故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $