考点22 天体运动及人造卫星-备战2020高考物理考点一遍过
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高考物理总复习课件时天体运动和人造卫星
揭示了行星绕太阳运动的规律，为牛顿万有引力 定律的发现奠定了基础。
宇宙速度与逃逸速度
01
02
03
04
第一宇宙速度
指物体在地面附近绕地球做匀 速圆周运动的速度，数值为 7.9km/s。
第二宇宙速度
指物体完全摆脱地球引力束缚 ，飞离地球所需要的最小速度 ，数值为11.2km/s。
第三宇宙速度
指物体完全摆脱太阳引力束缚 ，飞出太阳系所需要的最小速 度，数值为16.7km/s。
针对易错题型和难点题型进行专项训练，提高解题 速度和准确性。
模拟试卷训练提高实战能力
02
01
03
完成多套高考物理模拟试卷，熟悉考试流程和题型分 布。
通过模拟考试检验自己的复习效果，查漏补缺。
针对模拟考试中出现的问题进行反思和总结，调整复 习策略。
备考心态调整和时间管理建议
01
02
03
04
保持积极的心态，相信自己能 够取得好成绩。
利用卫星搭载的光学、雷达等传感器对地球表面进行观测和数据采集，
通过数据处理和分析提取有用信息。
02
遥感技术应用
广泛应用于气象观测、环境监测、资源调查、军事侦察等领域，为人类
社会提供大量有价值的信息。
03
发展趋势
随着传感器技术、数据处理技术和人工智能技术的不断发展，遥感技术
将在分辨率、观测能力、数据处理速度等方面取得更大突破，为卫星应
着重理解天体运动的规 律，如开普勒定律、万 有引力定律等。
掌握人造卫星的发射、 运行和变轨等基本原理 。
突破重点难点，如天体 运动中的椭圆轨道问题 、人造卫星的变轨问题 等。
历年真题解析及答题技巧指导
解析历年高考物理天体运动和人造卫星相关真题， 了解题型和考点。
宇宙速度与逃逸速度
01
02
03
04
第一宇宙速度
指物体在地面附近绕地球做匀 速圆周运动的速度，数值为 7.9km/s。
第二宇宙速度
指物体完全摆脱地球引力束缚 ，飞离地球所需要的最小速度 ，数值为11.2km/s。
第三宇宙速度
指物体完全摆脱太阳引力束缚 ，飞出太阳系所需要的最小速 度，数值为16.7km/s。
针对易错题型和难点题型进行专项训练，提高解题 速度和准确性。
模拟试卷训练提高实战能力
02
01
03
完成多套高考物理模拟试卷，熟悉考试流程和题型分 布。
通过模拟考试检验自己的复习效果，查漏补缺。
针对模拟考试中出现的问题进行反思和总结，调整复 习策略。
备考心态调整和时间管理建议
01
02
03
04
保持积极的心态，相信自己能 够取得好成绩。
利用卫星搭载的光学、雷达等传感器对地球表面进行观测和数据采集，
通过数据处理和分析提取有用信息。
02
遥感技术应用
广泛应用于气象观测、环境监测、资源调查、军事侦察等领域，为人类
社会提供大量有价值的信息。
03
发展趋势
随着传感器技术、数据处理技术和人工智能技术的不断发展，遥感技术
将在分辨率、观测能力、数据处理速度等方面取得更大突破，为卫星应
着重理解天体运动的规 律，如开普勒定律、万 有引力定律等。
掌握人造卫星的发射、 运行和变轨等基本原理 。
突破重点难点，如天体 运动中的椭圆轨道问题 、人造卫星的变轨问题 等。
历年真题解析及答题技巧指导
解析历年高考物理天体运动和人造卫星相关真题， 了解题型和考点。
【高考复习】2020版高考物理 考点规范练习本12 天体运动与人造卫星(含答案解析)
2020版高考物理考点规范练习本12天体运动与人造卫星1.人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是( )A．卫星离地球越远，角速度越大B．同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度大小一定相同C．一切卫星运行的瞬时速度都大于7.9 km/sD．地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动2.研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时，假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( ) A．距地面的高度变大B．向心加速度变大C．线速度变大D．角速度变大3.火星和地球绕太阳运行的轨道可近似视为圆形，若已知火星和地球绕太阳运行的周期之比，则由此可求得( )A．火星和地球受到太阳的万有引力之比B．火星和地球绕太阳运行速度大小之比C．火星和地球表面的重力加速度之比D．火星和地球的第一宇宙速度之比4.下图为航天飞机飞行示意图,关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近,并将与空间站在B处对接。
已知空间站绕月球做匀速圆周运动,轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,则下列说法正确的是( )A.图中航天飞机在靠近B处的过程中,月球引力做负功B.航天飞机在B处由椭圆轨道可直接进入空间站轨道C.航天飞机经过B处时的加速度与空间站经过B处时的加速度不相等D.根据题中条件可以算出月球质量5.理论研究表明第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍。
某火星探测器悬停在距火星表面高度为h处时关闭发动机,做自由落体运动,经时间t落到火星表面。
已知引力常量为G,火星的半径为R。
若不考虑火星自转的影响,要使探测器脱离火星飞回地球,则探测器从火星表面起飞时的速度至少为( )A.7.9 km/sB.11.2 km/sC.D.6.已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )A.3.5 km/sB.5.0 km/sC.17.7 km/sD.35.2 km/s7.如图所示，“嫦娥三号”探测器发射到月球上要经过多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道Ⅰ为圆形．下列说法正确的是( )A．探测器在轨道Ⅰ运行时的加速度大于月球表面的重力加速度B．探测器在轨道Ⅰ经过P点时的加速度小于在轨道Ⅱ经过P点时的加速度C．探测器在轨道Ⅰ的运行周期大于在轨道Ⅱ的运行周期D．探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ必须点火加速8.引力波的发现证实了爱因斯坦100年前所做的预测.1974年发现了脉冲双星间的距离在减小就已间接地证明了引力波的存在．如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模型，如图所示，两星球在相互的万有引力作用下，绕O点做匀速圆周运动．由于双星间的距离减小，则( )A．两星的运动周期均逐渐减小B．两星的运动角速度均逐渐减小C．两星的向心加速度均逐渐减小D．两星的运动速度均逐渐减小9. (多选)我国发射的首个目标飞行器“天宫一号”，在高度约343 km的近圆轨道上运行，等待与“神舟十号”飞船进行对接．“神舟十号”飞船发射后经变轨调整后到达距“天宫一号”后下方距地高度约为330 km的近圆稳定轨道．图中为二者对接前在各自稳定圆周轨道上运行的示意图．二者运行方向相同，视为做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( )A．为使“神舟十号”与“天宫一号”对接，可在当前轨道位置对“神舟十号”适当加速B．“天宫一号”所在处的重力加速度比“神舟十号”大C．“天宫一号”在发射入轨后的椭圆轨道运行阶段，近地点的速度大于远地点的速度D．在“天宫一号”内，太空健身器、体重计、温度计都可以正常使用10. (多选)如图所示,两星球相距为l,质量之比为m∶m B=1∶9,两星球半径远小于l。
备战2020年高考物理一遍过考点21万有引力定律及其应用(含解析)(最新整理)
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【解析】线速度为: ；角速度为： ；根据线速度和角速度的关系公式，有：
v=ωr；卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律,有：
;
联立解得：M= ，故选 A。
2．如图所示,已知“神舟十一号"“天宫二号"对接后，组合体在时间 t 内沿圆周轨道绕地球
转过的角度为 θ,组合体轨道半径为 r，地球表面重力加速度为 g，引力常量为 G，不考虑
G
Mm R2
，该处的重力加速度gGM (R h)2
.这个值也是卫星绕地
球做圆周运动的向心加速度的值；卫星及内部物体处于完全失重状态.（因为万有引力即重力
完全提供向心力)
三、天体质量和密度的计算
1．解决天体（卫星）运动问题的基本思路
（1）天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即
G
Mm r2
m 2 r
量分布均匀的球体。下列说法正确的是
A．在北极地面称量时，弹簧秤读数为 F0＝G错误!
B．在赤道地面称量时，弹簧秤读数为 F1＝G错误!
C．在北极上空高出地面 h 处称量时，弹簧秤读数为 F2＝G
Mm R＋h
2
Mm D．在赤道上空高出地面 h 处称量时，弹簧秤读数为 F3＝G R＋h 2
【参考答案】AC 【详细解析】在北极地面称量时，物体不随地球自转,万有引力等于重力，则有 F0＝G 错误!,故 A 正确；在赤道地面称量时，万有引力等于重力加上物体随地球一起自转所需要的向 心力，则有 F1<G错误!，故 B 错误；在北极上空高出地面 h 处称量时，万有引力等于重力,则有 F2＝G错误!，故 C 正确；在赤道上空高出地面 h 处称量时，万有引力大于重力,弹簧秤读数 F3 〈G错误!，故 D 错误。
备战2020年高考物理一遍过考点01描述运动的基本物理量(含解析)(最新整理)
描述运动的基本物理量运动的描述涉及物理量及物理概念,包括物体和质点、不同参考系下的运动和静止、时刻与时间间隔、路程与位移、速度与速率、瞬时速度与平均速度、平均速度与平均速率、速度变化量与速度变化率（加速度）等的辨析。
高考中运动的描述作为单独考点考查的很少，主要在试题中以规范表达的方式体现，如所求物理量属于矢量还是标量，属于过程量还是状态量,在描述该物理量时,矢量要有大小和方向，标量只需描述大小;过程量要对应某段时间、位移或路程,状态量要对应具体的时刻或位置。
（2019·上海市嘉定区封浜高级中学高二期中）下面关于质点的说法正确的是A．只有质量很小的物体才能看成质点B．只有体积很小的物体才能看成质点C．质量很大的物体一定不能看成质点D．在研究物体运动时物体的形状和体积属于无关因素或次要因素时，可以把物体看作质点【参考答案】D【详细解析】物体能否看作质点，不是看大小,即物体的大小和形状相对与研究的问题而言能否忽略不计，故ABC错误；在研究物体运动时，如果物体的形状和体积属于无关因素或次要因素,物体的形状和体积可以忽略不计，故可以把物体看成质点，故D正确;故选D。
1．2018年2月4日晚，台湾花莲1小时内发生12起地震，其中7起达到4级以上.如图所示,一架执行救援任务的直升机悬停在上空,钻井平台位于飞机正下方，救生员抱着伤病员，缆绳正在将他们拉上飞机,若以救生员为参考系，则处于静止状态的是A．伤病员B．直升飞机C．钻井平台D．直升飞机驾驶员【答案】A【解析】救生员与伤病员相对静止,所以以救生员为参考系，伤病员处于静止状态；由于缆绳正在将他们拉上飞机,所以以救生员为参考系，直升飞机是向下运动；由于救生员与伤病员相对静止向上运动,所以以救生员为参考系，钻井平台向下运动；由于缆绳正在将他们拉上飞机，直升飞机驾驶员相对直升飞机静止，所以以救生员为参考系，直升飞机驾驶员向下运动。
以下的计时数据指时间间隔的是A．火车9点20分到站B．中央电视台每晚的新闻联播节目19点开播C．高一新生军训时练站军姿20分钟D．在一场NBA篮球赛开赛8分钟时,姚明投中第三个球【参考答案】C【详细解析】时间间隔指的是一段时间在时间轴上对应的一个区间,时刻是指一个时间点，在时间轴上是一个点,ABD均指时刻,站军姿20分钟指一个时间段,是时间间隔，选C.【名师点睛】对于时间与时刻的理解和判断，关键是抓住在时间轴上，时间用一段线段表示，时刻用一个点表示。
2025高考物理总复习天体运动与人造卫星
A.木卫一轨道半径为16 r
B.木卫二轨道半径为2 r
C.周期 T 与 T0 之比为
3
2
0 2 3
D.木星质量与地球质量之比为 2 n
解析 设木卫一、木卫二和木卫三的公转轨道半径分别为 r1、r2、r3,根据题
3
3
1
意知 =n,在中心天体一定时,T2∝r3,故
3
r1=
1
4
2
3
nr,r2=
4π2 3
,同理得地球质量 m 地=
0
木
2 ,解得
地
3 2
=
=m
2π 2
r3,解得
0 2 3
2 n ,选项 D 正确。
典题2 (2023浙江6月选考)木星的卫星中,木卫一、木卫二、木卫三做圆周
运动的周期之比为1∶2∶4。木卫三周期为T,公转轨道半径是月球绕地球
轨道半径r的n倍。月球绕地球公转周期为T0,则( D )
发射速度
×
提示 第二宇宙速度大于光速。
研考点•精准突破
典题4 (2023辽宁盘锦模拟)三个宇宙速度的示意图如图所示,则( D )
A.嫦娥一号卫星的无动力发射速度需要
大于16.7 km/s
B.太阳系外飞行器的无动力发射速度只
需要大于11.2 km/s
C.天宫空间站的飞行速度大于7.9 km/s
D.三个宇宙速度对哈雷彗星(绕太阳运动)
不适用
解析 嫦娥一号绕月球运行,但仍没有脱离太阳系,无动力发射速度需要小
于16.7 km/s,A错误;太阳系外飞行器的无动力发射速度需要大于16.7
km/s,B错误;天宫空间站绕地球做近似圆周运动,运动速度小于7.9 km/s,C
2020届高三高考物理《天体运动及人造卫星》考点专练(浙江专用)
天体运动及人造卫星1．（2019·安徽期中）一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度大小减小为原来的12，则变轨前后卫星的A．周期之比为1∶8B．角速度大小之比为2∶1C．向心加速度大小之比为4∶1D．轨道半径之比为1∶22．中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。
如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则A．卫星a的角速度小于c的角速度B．卫星a的加速度大于b的加速度C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D．卫星b的周期大于24 h3．（2019·浙江期末）5月17日23点48分，长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射我国北斗卫星导航系统第45颗卫星（北斗二号GEO﹣8卫星）。
该卫星是我国北斗区域导航卫星系统的第4颗备份卫星，属于地球静止同步轨道卫星。
至此，北斗二号卫星导航系统圆满收官。
则北斗二号GEO﹣8卫星在轨道运行时，其A．线速度大于第一宇宙速度B．角速度大于月球绕地球运行的角速度C．向心加速度大于地面的重力加速度D．每隔24 h都会有两次经过赤道上空4．据《科技日报》报道，2020年前我国将发射8颗绕地球做匀速圆周运动的海洋系列卫星：包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛等岛屿附近海域的监测。
已知海陆雷达卫星轨道半径是海洋动力环境卫星轨道半径的倍。
则A．海陆雷达卫星加速度是海洋动力环境卫星加速度的B．海陆雷达卫星绕地周期是海洋动力环境卫星绕地周期的倍C．海陆雷达卫星线速度是海洋动力环境卫星线速度的倍D．海陆雷达卫星所受引力是海洋动力环境卫星所受引力的5．（2019·浙江绍兴一中高三月考）2018年12月30日，嫦娥四号探测器在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，获取了世界第一张近距离拍摄的月背影像图并传回地面。
2024高考物理一轮复习--天体运动专题--卫星的变轨问题、天体追及相遇问题
卫星的变轨问题、天体追及相遇问题一、卫星的变轨、对接问题1．卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如右图所示。
(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道 Ⅰ上。
(2)在A 点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅰ。
(3)在B 点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅰ。
2．卫星的对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.(2)同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.二、变轨前、后各物理量的比较1．航天器变轨问题的三点注意事项(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新圆轨道上的运行速度由v ＝GM r判断。
(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。
(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。
2．卫星变轨的实质 两类变轨离心运动 近心运动 变轨起因卫星速度突然增大 卫星速度突然减小 受力分析 G Mm r 2<m v 2rG Mm r 2>m v 2r 变轨结果变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上运动 3.变轨过程各物理量分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅰ上运行时的速率分别为v 1、v 3，在轨道Ⅰ上过A 点和B 点时速率分别为v A、v B.在A点加速，则v A>v1，在B点加速，则v3>v B，又因v1>v3，故有v A>v1>v3>v B.(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅰ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律r3T2＝k可知T1<T2<T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒．若卫星在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1<E2<E3.三、卫星的追及与相遇问题1．相距最近两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(ωA－ωB)t＝2nπ(n＝1，2，3，…)。
2020届高三物理一轮复习(知识点归纳与总结)：人造天体(卫星)的运动
5
散第 2 课 专题：人造天体(卫星)的运动
万有引力及应用：与牛二及运动学公式
1 思路(基本方法)：卫星或天体的运动看成匀速圆周运动, F 心=F 万 (类似原子模型)
Mm
v2
2 方法：F 引=G
r2
= F 心= ma 心= m
R
m
2
R=
m
4 2 T2
R m4 2 n2 R
Mm
地面附近：G
= mg
此时速度与万有引力垂直（通过地面控制可以实现）如图所示，则 F G Mm ，若卫星以 v
万
r2
绕地球做圆周运动，则所需要的向心力为：F 向＝ m v2 r
① 当 F 万=F 向时，卫星将做圆周运动．若此时刚好是离地面最近的轨道，则可求出此时的
发射速度
v＝7.9 km/s.
②当 F 万＜F 向时，卫星将做离心运动，做椭圆运动，远离地球时引力做负功，卫星动能转 化为引力势能．（神州五号即属于此种情况）
rh 通讯卫星可以实现全球的电视转播，从图可知，如果能发射三颗相对地面静止的卫星
（即同步卫星）并相互联网，即可覆盖全球的每个角落。由于通讯卫星都必须位于赤道上空 36.× 107m 处，各卫星之间又不能相距太近，所以，通讯卫星的总数是有限的。设想在赤道所在 平面内，以地球中心为圆心隔 50 放置一颗通讯卫星，全球通讯卫星的总数应为 72 个。
③当 F 万＞F 向时，卫星在引力作用下，向地心做椭圆运动，若此时发生在最近轨道，则 v＜79. km/s， 卫星将坠人大气层烧毁。
因此：星箭分离时的速度是决定卫星运行轨道的主要条件．
2.人造卫星如何变轨
卫星从椭圆轨道变到圆轨道或从圆轨道变到椭圆轨道是卫星技术的一个重要方面，卫
散第 2 课 专题：人造天体(卫星)的运动
万有引力及应用：与牛二及运动学公式
1 思路(基本方法)：卫星或天体的运动看成匀速圆周运动, F 心=F 万 (类似原子模型)
Mm
v2
2 方法：F 引=G
r2
= F 心= ma 心= m
R
m
2
R=
m
4 2 T2
R m4 2 n2 R
Mm
地面附近：G
= mg
此时速度与万有引力垂直（通过地面控制可以实现）如图所示，则 F G Mm ，若卫星以 v
万
r2
绕地球做圆周运动，则所需要的向心力为：F 向＝ m v2 r
① 当 F 万=F 向时，卫星将做圆周运动．若此时刚好是离地面最近的轨道，则可求出此时的
发射速度
v＝7.9 km/s.
②当 F 万＜F 向时，卫星将做离心运动，做椭圆运动，远离地球时引力做负功，卫星动能转 化为引力势能．（神州五号即属于此种情况）
rh 通讯卫星可以实现全球的电视转播，从图可知，如果能发射三颗相对地面静止的卫星
（即同步卫星）并相互联网，即可覆盖全球的每个角落。由于通讯卫星都必须位于赤道上空 36.× 107m 处，各卫星之间又不能相距太近，所以，通讯卫星的总数是有限的。设想在赤道所在 平面内，以地球中心为圆心隔 50 放置一颗通讯卫星，全球通讯卫星的总数应为 72 个。
③当 F 万＞F 向时，卫星在引力作用下，向地心做椭圆运动，若此时发生在最近轨道，则 v＜79. km/s， 卫星将坠人大气层烧毁。
因此：星箭分离时的速度是决定卫星运行轨道的主要条件．
2.人造卫星如何变轨
卫星从椭圆轨道变到圆轨道或从圆轨道变到椭圆轨道是卫星技术的一个重要方面，卫
考点22 天体运动及人造卫星-备战2019年高考物理考点一遍过
一、同步卫星同步卫星是指相对地球“静止不动”的卫星。
同步卫星的六个“一定”：1．地球赤道上的物体，静止在地面上与地球相对静止，随地球的自转绕地轴做匀速圆周运动。
地球赤道上的物体受到地球的万有引力，其中的一个分力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力，产生向心加速度a ，另一个分力为重力，有G2MmR –mg =ma （其中R 为地球半径）。
2．近地卫星的轨道高度约等于地球的半径，其所受万有引力完全提供卫星做圆周运动的向心力，即G2MmR=ma 。
3．同步卫星与赤道上的物体具有与地球自转相同的运转周期和运转角速度，始终与地球保持相对静止状态，共同绕地轴做匀速圆周运动。
4．区别：（1）同步卫星与地球赤道上的物体的周期都等于地球自转的周期，而不等于近地卫星的周期。
（2）近地卫星与地球赤道上的物体的运动半径都等于地球的半径，而不等于同步卫星运动的半径。
（3）三者的线速度各不相同。
三、宇宙速度和卫星变轨问题的分析1．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，既是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运行的最大环绕速度。
2．第一宇宙速度的两种求法：（1）r m v r Mm G 212=，所以rGMv =1（2）rm v m g 21=，所以gR v =1。
3．第二、第三宇宙速度也都是指发射速度。
4．当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或关闭发动机或空气阻力作用），万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行：（1）当卫星的速度突然增加时，r m v rMm G 22<，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时，由rGMv =可知其运行速度比原轨道时减小。
（2）当卫星的速度突然减小时，r m v rMm G 22>，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv =可知其运行速度比原轨道时增大。
2022高考物理一轮总复习训练天体运动的热点问题
(建议用时：20分钟)[基础达标]1．(多选)(2020·高考江苏卷)甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。
下列应用公式进行的推论正确的有( )A ．由v ＝gR 可知，甲的速度是乙的2倍B ．由a ＝ω2r 可知，甲的向心加速度是乙的2倍C ．由F ＝GMm r 2可知，甲的向心力是乙的14D ．由r 3T 2＝k 可知，甲的周期是乙的22倍解析：选CD 。
两卫星均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍，由GMm r 2＝m v 2r ，可得v ＝GM r ，则乙的速度是甲的2倍，A 错误；由ma ＝GMm r 2，可得a ＝GM r 2，则乙的向心加速度是甲的4倍，B 错误；由F ＝GMm r 2，结合两人造卫星质量相等，可知甲的向心力是乙的14，C 正确；两卫星均绕地球做圆周运动，且甲的轨道半径是乙的2倍，结合开普勒第三定律可知，甲的周期是乙的22倍，D 正确。
2．(2020·昆明市摸底诊断)一半径为R 的球形行星自转周期为T ，其同步卫星距离行星表面的高度为3R ，则在该行星表面绕其做匀速圆周运动的卫星线速度大小为( )A ．2πR TB ．4πR TC ．8πR TD ． 16πRT解析：选D 。
卫星的轨道半径r ＝R ＋3R ＝4R ，根据线速度的计算公式可得：v ＝2πr T ＝8πR T ，根据万有引力提供向心力可得v ＝GM r ，所以v 卫v ＝r r 卫＝2，解得v 卫＝16πR T 。
3．(2020·北京海淀区期中)地球的两颗人造卫星A 和B ，它们的轨道近似为圆。
已知A 的周期约为12小时，B 的周期约为16小时，则两颗卫星相比( )A ．A 距地球表面较远B ．A 的角速度较小C ．A 的线速度较小D ．A 的向心加速度较大解析：选D 。
由万有引力提供向心力，则有：GmM r 2＝m 4π2r T 2，可得：r ＝ 3GMT 24π2，可知周期大的轨道半径大，则有A 的轨道半径小于B 的轨道半径，所以B 距地球表面较远，故A 错误；根据ω＝2πT 可知周期大的角速度小，则有B 的角速度较小，故B 错误；由万有引力提供向心力，则有：GmM r 2＝m v 2r 可得：v ＝ GMr ，可知轨道半径大的线速度小，则有A 的线速度大于B 的线速度，故C 错误；由万有引力提供向心力，则有：GmM r 2＝ma 可得：a ＝GM r 2，可知轨道半径大的向心加速度小，则有A 的向心加速度大于B 的向心加速度，故D 正确。
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内容 要求 要点解读环绕速度Ⅱ知道环绕速度的概念，会推导星球表面的环绕速度。
第二宇宙速度和第三宇宙速度 Ⅰ 能分析识别三个宇宙速度及飞行器的运行速度。
经典时空观和相对论时空观Ⅰ尽管新课标全国卷没有考查过，建议考生识记两种时空观的区别。
多星问题等。
一、人造地球卫星的轨道和同步卫星 1．人造地球卫星的轨道（1）轨道可以是椭圆，也可以是圆；是椭圆时，地心是椭圆的一个焦点；是圆时，地心必定是圆轨道的圆心。
（2）轨道平面可以在赤道平面内（如同步卫星），也可以和赤道平面成任意角度。
2．同步卫星同步卫星是指相对地球“静止不动”的卫星。
同步卫星的六个“一定”： 轨道平面一定 轨道平面与赤道平面重合高度一定 距离地心的距离一定，h =4.225×104 km ；距离地面的高度为3.6×104 km 环绕速度一定 v =3.08 km/s ，环绕方向与地球自转方向相同角速度一定 57.310rad/s ω-=⨯周期一定 与地球自转周期相同，常取T =24 h 向心加速度一定a =0.23 m/s 2二、赤道上的物体与同步卫星以及近地卫星的运动规律三、宇宙速度和卫星变轨问题的分析1．第一宇宙速度：v 1＝7.9 km/s ，既是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运行的最大环绕速度。
第一宇宙速度的两种求法：（1）r mv r Mm G 212=，所以rGMv =1；（2）r mv mg 21=，所以gR v =1。
2．第二、第三宇宙速度也都是指发射速度。
3．当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或关闭发动机或空气阻力作用），万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行：（1）当卫星的速度突然增加时，r mv rMm G 22<，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时，由rGMv =可知其运行速度比原轨道时减小。
（2）当卫星的速度突然减小时，r mv rMm G 22>，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv =可知其运行速度比原轨道时增大。
卫星的发射和回收就是利用这一原理。
5．处理卫星变轨问题的思路和方法 （1）要增大卫星的轨道半径，必须加速； （2）当轨道半径增大时，卫星的机械能随之增大。
6．卫星变轨问题的判断：（1）卫星的速度变大时，做离心运动，重新稳定时，轨道半径变大。
（2）卫星的速度变小时，做近心运动，重新稳定时，轨道半径变小。
（3）圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的速度大，向心加速度相同。
7．特别提醒:“ 三个不同”（1）两种周期——自转周期和公转周期的不同（2）两种速度——环绕速度与发射速度的不同，最大环绕速度等于最小发射速度 （3）两个半径——天体半径R 和卫星轨道半径r 的不同 四、双星系统1．在天体运动中，将两颗彼此相距较近，且在相互之间万有引力作用下绕两者连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的行星称为双星。
2．双星系统的条件： （1）两颗星彼此相距较近；（2）两颗星靠相互之间的万有引力做匀速圆周运动； （3）两颗星绕同一圆心做圆周运动。
3．双星系统的特点：（1）两星的角速度、周期相等； （2）两星的向心力大小相等；（3）两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r 1+r 2=L ，轨道半径与行星的质量成反比。
4．双星问题的处理方法：双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即221211222m m G m r m r Lωω==，由此得出 （1）m 1r 1=m 2r 2，即某恒星的运动半径与其质量成反比；（2）由于ω=2πT ，r 1+r 2=L ，所以两恒星的质量之和231224πL m m GT+=。
有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 在地球赤道上未发射，b 在地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有A ．a 的向心加速度等于重力加速度gB ．c 在4 h 内转过的圆心角是π/6C ．b 在相同时间内转过的弧长最长D ．d 的运动周期有可能是20 h 【参考答案】C【详细解析】对于卫星a ，根据万有引力定律、牛顿第二定律列式可得2GMmN ma r -=向 ，又知道2GMmmg r =，故a 的向心加速度小于重力加速度g ，A 项错误；由c 是地球同步卫星，可知卫星c 在4 h 内转过的圆心角是π3，B 项错误；由22GMm v m r r =得，GMv r=，故轨道半径越大，线速度越小，故卫星b 的线速度大于卫星c 的线速度，卫星c 的线速度大于卫星d 的线速度，而卫星a 与同步卫星c 的周期相同，故卫星c 的线速度大于卫星a 的线速度，C 项正确；由22π()Mm G m r r T =得，32πrT GM=，轨道半径r 越大，周期越长，故卫星d 的周期大于同步卫星c 的周期，D 项错误。
1．【2019·北京师大附中期末】2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星），该卫星 A ．入轨后可以位于北京正上方 B ．入轨后的速度大于第一宇宙速度 C ．发射速度大于第二宇宙速度D ．入轨后的加速度小于地面重力加速度【答案】D【解析】A.同步卫星只能定点在赤道上空，故A 错误；B.所有卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，故B 错误；C.同步卫星的发射速度都要大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C 错误；D.根据2GMa r可知，入轨后的加速度小于地面重力加速度，故D 正确。
2．如图所示，为地球赤道上的物体，为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，为地球同步卫星。
则下列说法正确的是A ．角速度的大小关系是B ．向心加速度的大小关系是C ．线速度的大小关系是D ．周期的大小关系是 【答案】D【解析】a 与c 的角速度相等，即，而b 、c 都围绕地球做匀速圆周运动，则有：，解得：，因b 的半径小于c 的半径，故，所以有，根据可知，，故A 错误，D 正确；a 与c 的角速度相等，由可知，a 的半径小于c 的半径，故，而b 、c 都围绕地球做匀速圆周运动，则有：，解得：，因b 的半径小于c 的半径，故，所以，故B 错误；a 与c 的角速度相等，由可知，a 的半径小于c 的半径，故，而b 、c 都围绕地球做匀速圆周运动，则有：，解得：，因b 的半径小于c 的半径，故，所以，故C 错误；故选D 。
【2019·珠海市第二中学期中】（多选）经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的大小远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。
两颗星球组成的双星m 1、m 2，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O 点做周期相同的匀速圆周运动。
现测得两颗星之间的距离为L ，质量之比为m 1∶m 2＝3∶2。
则可知A ．m 1与m 2做圆周运动的角速度之比为2:3B ．m 1与m 2做圆周运动的线速度之比为2:3C ．m 1做圆周运动的半径为2L /5D ．m 2做圆周运动的半径为2L /5 【参考答案】BC【详细解析】A 、双星靠相互间的万有引力提供向心力，相等的时间内转过相同的角度，故角速度相等，则A 项不合题意；B 、根据v r ω=可知，角速度相等，有双星的线速度比等于半径比为2:3；故B 项符合题意；CD 、向心力大小相等，有：221122m r m r ωω=，即1122m r m r =，因为质量之比为m 1:m 2=3:2，则轨道半径之比r 1:r 2=2:3，所以m 1做圆周运动的半径为25L ，m 2做圆周运动的半径为35L ，故C 项符合题意，D 项不合题意。
1．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。
研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。
若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为A 32n T k B 3n T kC 2n T k D n T k 【答案】B【解析】双星间的万有引力提供向心力。
设原来双星间的距离为L ，质量分别为M 、m ，圆周运动的圆心距质量为m 的恒星距离为r 。
对质量为m 的恒星有222π()·TMm Gm r L ＝，对质量为M 的恒星有222π()·()Mm G M L T L r -＝，得2224π·M m G L L T+=，即2324π()L T G M m =+，则当总质量为k （M +m ），间距为L ′=nL 时，3nT T k'=，选项B 正确。
2．（多选）由多颗星体构成的系统，叫做多星系统。
有这样一种简单的四星系统：质量刚好都相同的四个星体A 、B 、C 、D ，A 、B 、C 分别位于等边三角形的三个顶点上，D 位于等边三角形的中心。
在四者相互之间的万有引力作用下，D 静止不动，A 、B 、C 绕共同的圆心D 在等边三角形所在的平面内做相同周期的圆周运动。
若四个星体的质量均为m ，三角形的边长为a ，引力常量为G ，则下列说法正确的是A．A、B、C三个星体做圆周运动的半径均为B．A、B两个星体之间的万有引力大小为C．A、B、C三个星体做圆周运动的向心加速度大小均为D．A、B、C三个星体做圆周运动的周期均为【答案】BC【解析】A、ABC绕中点D做圆周运动，由几何知识知，半径为，故A错；B、根据万有引力公式可知A、B两个星体之间的万有引力大小为，故B对；C、以A为对象，受到的合力为，所以A、B、C三个星体做圆周运动的向心加速度大小均为，故C对；D、以A为对象，受到的合力为，在根据牛顿第二定律，可解得：，故D错；故选BC。
【名师点睛】合理受力分析，找到四星运动的轨道圆心，然后利用受力找到向心力，解向心力公式即可求得周期、线速度、加速度等。
【2019·福建期末】（多选）2019年5月17日，中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火衛，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。
该卫星发射过程为：先将卫星发射至近地圆轨道1上，然后在P处变轨到椭圆轨道2上，最后由轨道2在Q处变轨进入同步卫星轨道3。
轨道1，2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。
忽略卫星质量的变化，则该卫星A ．在轨道3上的运行周期为24 hB ．在轨道3上的运行速率大于7.9 km/sC ．在轨道3上经过Q 点的向心加速度大于在轨道2上经过Q 点的向心加速度D ．在轨道2上由P 点向Q 点运动的过程中，地球引力对卫星做负功，卫星的动能减少 【参考答案】ACD【详细解析】在轨道3为同步卫星轨道，故在轨道3上运行周期为24h ，故A 正确；7.9km/s 是地球第一宇宙速度大小，而第一宇宙速度是绕地球圆周运动的最大速度，也是近地卫星运行速度，故同步轨道3上卫星运行速度小于第一宇宙速度，故B 错误；在同一点Q ，卫星受到的万有引力相同，在轨道3上万有引力提供向心力，在轨道2上卫星在Q 点做近心运动，则万有引力大于向心力，即3F F 向向2，则在轨道3上经过Q 点的向心加速度大于在轨道2上经过Q 点的向心加速度，故C 正确；卫星在轨道2上无动力运行时，由近地点P 向远地点Q 运动过程中，地球对卫星的引力做负功，势能增加，而卫星的机械能保持不变，故其动能减小，故D 正确。