第2講宇宙速度人造衛(wèi)星高中總復(fù)習(xí)·物理目錄01立足”四層”·夯基礎(chǔ)02著眼“四翼”·探考點(diǎn)03聚焦“素養(yǎng)”·提能力04培養(yǎng)“思維”·重落實(shí)概念公式定理立足“四層”·夯基礎(chǔ)

第一宇宙速度1.

定義：第一宇宙速度是在地面附近發(fā)射飛行器，使飛行器成為繞地球運(yùn)

動的人造地球衛(wèi)星的最小

速度，也是飛行器環(huán)繞地球運(yùn)動的最

大

速度。2.

大?。旱厍虻谝挥钪嫠俣却笮?/p>

km/s。發(fā)射

環(huán)繞

7.9

3.

第一宇宙速度的計(jì)算方法第二宇宙速度和第三宇宙速度1.

第二宇宙速度

發(fā)射飛行器，使飛行器掙脫

引力束縛，永遠(yuǎn)離開

地球的最小發(fā)射速度，其數(shù)值為

km/s。2.

第三宇宙速度在地面附近發(fā)射飛行器，使飛行器掙脫

引力束縛，飛到太陽系外

的最小發(fā)射速度，其數(shù)值為

km/s。在地面附近

地球

11.2

太陽

16.7

人造衛(wèi)星1.

環(huán)繞天體（衛(wèi)星）運(yùn)行問題的分析方法將環(huán)繞天體或衛(wèi)星的運(yùn)動看成

運(yùn)動，其所需向心力由中心天

體對它的

提供。勻速圓周

萬有引力

越小

越大

3.

人造衛(wèi)星

，一般分為赤道軌道、極地軌道和

其他軌道，地球同步衛(wèi)星中的靜止衛(wèi)星的軌道是赤道軌道。（1）極地衛(wèi)星運(yùn)行時每圈都經(jīng)過南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可

以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。衛(wèi)星運(yùn)行的軌道平面一定通過地心

①靜止衛(wèi)星的軌道平面與

共面，且與地球自轉(zhuǎn)的方向相同。②周期一定：與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝

h＝86

400

s。③角速度大小一定：與地球自轉(zhuǎn)的角速度大小相同。

赤道

24

（2）地球同步衛(wèi)星（3）近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌

道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑，其運(yùn)行線速度約為7.9

km/s。

1.

第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān)。

（

√

）2.

若物體的發(fā)射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，則物體可以

繞太陽運(yùn)行。

（

√

）3.

地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定小于地球第一宇宙速度。

（

√

）√√√

√

2.

（2024·江西高考4題）兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動，半

徑分別為r1、r2，則動能和周期的比值為（

）√

題型規(guī)律方法著眼“四翼”·探考點(diǎn)

考點(diǎn)一

宇宙速度第一宇宙速度的理解

（2025·湖北黃岡三模）2024年2月29日中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功

發(fā)射了高軌衛(wèi)星01星，標(biāo)志著中國互聯(lián)網(wǎng)的效率與質(zhì)量將進(jìn)一步提升。已

知高軌衛(wèi)星01星與地球中心的連線在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧度為θ，掃過的面積

為S，地球的半徑為R，引力常量為G，則（

）A.

高軌衛(wèi)星01星可以靜止在咸寧的正上方√

A.

在月球上發(fā)射衛(wèi)星的最小速度約為8

km/sB.

月球衛(wèi)星的環(huán)繞速度可能達(dá)到4

km/sC.

月球的第一宇宙速度約為1.8

km/sD.

“近月衛(wèi)星”的線速度比“近地衛(wèi)星”的線速度大√

衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)動軌道的關(guān)系1.

v發(fā)＝7.9

km/s時，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動。2.

7.9

km/s＜v發(fā)＜11.2

km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的軌跡為橢圓。3.

11.2

km/s≤v發(fā)＜16.7

km/s，衛(wèi)星繞太陽做橢圓運(yùn)動。4.

v發(fā)≥16.7

km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的

空間。

（2025·湖北武漢聯(lián)考）中國火星探測器“天問一號”成功發(fā)射后，

沿地火轉(zhuǎn)移軌道飛行七個多月，于2021年2月到達(dá)火星附近，要通過制動

減速被火星引力俘獲，才能進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道飛行。已知地球的質(zhì)量約

為火星質(zhì)量的10倍，地球半徑約為火星半徑的2倍，下列說法正確的是

（

）A.

若在火星上發(fā)射一顆繞火星運(yùn)動的近地衛(wèi)星，其速度至少需要7.9

km/sB.

“天問一號”探測器的發(fā)射速度一定大于7.9

km/s，小于11.2

km/sD.

火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度√

考點(diǎn)二

衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析1.

分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律的兩條思路

2.

地球衛(wèi)星的運(yùn)行參量（將衛(wèi)星軌道視為圓）物理量推導(dǎo)依據(jù)表達(dá)式最大值或最小值線速度當(dāng)r＝R時有最大值，v＝7.9

km/s角速度當(dāng)r＝R時有最大值物理量推導(dǎo)依據(jù)表達(dá)式最大值或最小值周期當(dāng)r＝R時有最小值，約85

min向心加速度當(dāng)r＝R時有最大值，最大值為g軌道平面圓周運(yùn)動的圓心與中心天體的中心重合

〔多選〕關(guān)于地球靜止衛(wèi)星，下列說法正確的是（

）A.

它的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同B.

它的周期、高度、速度大小都是一定的C.

地球靜止衛(wèi)星的軌道必須在赤道正上方D.

我國發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星可以定點(diǎn)在北京上空√√√

〔多選〕（2025·北京海淀期末）我國有很多不同軌道高度的人造衛(wèi)星。如圖所示，人造衛(wèi)星A、B都繞地球做勻速圓周運(yùn)動。兩顆人造衛(wèi)星的質(zhì)量之比為mA∶mB＝1∶3，軌道半徑之比為rA∶rB＝2∶3，則A、B兩顆人造衛(wèi)星（

）A.

周期之比為2∶3C.

向心加速度大小之比為9∶4D.

動能之比為1∶2√√√

〔多選〕（2023·海南高考9題）如圖所示，1、2軌道分別是天宮二號飛

船在變軌前后的軌道，下列說法正確的是（

）A.

飛船從1軌道變到2軌道要點(diǎn)火加速B.

飛船在1軌道周期大于2軌道周期C.

飛船在1軌道速度大于2軌道D.

飛船在1軌道加速度大于2軌道√√√

現(xiàn)實(shí)科技應(yīng)用聚焦“素養(yǎng)”·提能力

近地衛(wèi)星、靜止衛(wèi)星與地球赤道上物體的比較項(xiàng)目近地衛(wèi)星靜止衛(wèi)星地球赤道上物體圖示

項(xiàng)目近地衛(wèi)星靜止衛(wèi)星地球赤道上物體向心力萬有引力萬有引力萬有引力的一個分力軌道半徑r靜＞r物＝r近角速度ω近＞ω靜＝ω物線速度v近＞v靜＞v物向心加速度a近＞a靜＞a物

如圖所示，a為靜止在地球赤道上的物體，b為近地衛(wèi)星，c為靜止

衛(wèi)星，d為高空探測衛(wèi)星，a向?yàn)樗麄兊南蛐募铀俣?，r為它們到地心的距

離，T為它們的運(yùn)動周期，l、θ分別為相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長和轉(zhuǎn)過的圓心

角，則下列圖像正確的是（

）√

〔多選〕衛(wèi)星A在地球的赤道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動，軌道

半徑為r，運(yùn)行的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期T0相同；衛(wèi)星B繞地球的表面附近

做勻速圓周運(yùn)動；物體C位于地球的赤道上，相對地面靜止，地球的半徑

為R，則有（

）C.

衛(wèi)星B與物體C的向心加速度之比是1√√

培養(yǎng)“思維”·重落實(shí)夯基提能升華

1.

（2023·江蘇高考4題）設(shè)想將來發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運(yùn)

動的軌道上穩(wěn)定運(yùn)行，該軌道可視為圓軌道。該衛(wèi)星與月球相比，一定相

等的是（

）A.

質(zhì)量B.

向心力大小C.

向心加速度大小D.

受到地球的萬有引力大小123456789101112√

1234567891011122.

（2024·遼寧模擬預(yù)測）如圖所示是三個宇宙速度的示意圖，則（

）A.

嫦娥一號衛(wèi)星的無動力發(fā)射速度需要大于16.7

km/sB.

太陽系外飛行器的無動力發(fā)射速度只需要大于11.2

km/sC.

天宮空間站的飛行速度大于7.9

km/sD.

發(fā)射嫦娥六號探測器，發(fā)射速度需大于7.9

km/s，

小于11.2

km/s√123456789101112解析：

嫦娥一號繞月球運(yùn)行，但仍沒有脫離太陽系，無動力發(fā)射速度

需要小于16.7

km/s，A錯誤；太陽系外飛行器的無動力發(fā)射速度需要大于

16.7

km/s，B錯誤；天宮空間站繞地球做近似圓周運(yùn)動，運(yùn)動速度小于7.9

km/s，C錯誤；嫦娥六號探測器仍在地球引力范圍之內(nèi)，因此發(fā)射速度需

大于7.9

km/s，小于11.2

km/s，D正確。1234567891011123.

（2025·四川成都模擬）2024年1月5日，我國“快舟一號”運(yùn)載火箭在

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，以“一箭四星”方式，將“天目一號”掩

星探測星座15～18星送入預(yù)定軌道（軌道近似為圓軌道，高度在400至600

公里之間），發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了2024年中國航天發(fā)射開門

紅。對于這四顆入軌后的衛(wèi)星，下列說法正確的是（

）A.

發(fā)射速度應(yīng)大于11.2

km/sB.

運(yùn)行速度都小于7.9

km/sC.

線速度越小的衛(wèi)星，運(yùn)行周期越小D.

某一顆衛(wèi)星可能相對地面靜止√123456789101112

1234567891011124.

（2025·江西南昌模擬）進(jìn)入21世紀(jì)，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)、天宮空

間站在軌建造完成，標(biāo)志著我國的航天事業(yè)走在了世界前列。已知天宮空

間站和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的中圓軌道衛(wèi)星均繞地球做勻速圓周運(yùn)動，周期分

別為1.5

h、12

h，則空間站和中圓軌道衛(wèi)星的（

）A.

運(yùn)轉(zhuǎn)半徑之比為1∶8B.

線速度大小之比為2∶1C.

向心加速度大小之比為8∶1D.

線速度均大于第一宇宙速度√123456789101112

1234567891011125.

（2024·浙江1月9題）如圖所示，2023年12月9日“朱雀二號”運(yùn)載火箭

順利將“鴻鵠衛(wèi)星”等三顆衛(wèi)星送入距離地面約500

km的軌道。取地球質(zhì)

量6.0×1024

kg，地球半徑6.4×103

km，引力常量6.67×10－11

N·m2/kg2。

下列說法正確的是（

）A.

火箭的推力是空氣施加的B.

衛(wèi)星的向心加速度大小約8.4

m/s2C.

衛(wèi)星運(yùn)行的周期約12

hD.

發(fā)射升空初始階段，裝在火箭上部的衛(wèi)星處于失重狀態(tài)√123456789101112

1234567891011126.

（2025·河南濮陽期末）如圖所示，O為地球的中心，OP垂直于赤道

面。a為在赤道面的圓軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，b為在垂直于赤道面的圓軌道上

運(yùn)行的衛(wèi)星，c為平行于赤道面、以P為圓心的圓軌道，已知a衛(wèi)星和b衛(wèi)星

的運(yùn)行軌道半徑均為地球同步衛(wèi)星的一半，下列判斷正確的是（

）A.

b衛(wèi)星的運(yùn)動周期一定大于8小時B.

a衛(wèi)星和b衛(wèi)星的機(jī)械能一定相同C.

c軌道可能成為地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道D.

a衛(wèi)星和b衛(wèi)星所受向心力一定相同√123456789101112

1234567891011127.

地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a1，地球的靜止衛(wèi)星繞地

球做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑為r，向心加速度為a2。已知引力常量為G，

地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，且地球近地衛(wèi)星軌道處的重力

加速度為g0，下列說法正確的是（

）C.

a1、a2、g、g0的關(guān)系是g0＝g＞a2＞a1√123456789101112

1234567891011128.

（2025·江蘇鎮(zhèn)江三模）2024年4月25日，神舟十八號飛船與天宮空間站

順利對接。如圖所示，飛船和空間站對接前在各自預(yù)定軌道運(yùn)動，下列說

法正確的是（

）A.

飛船的周期大于空間站的周期B.

飛船的速度大于第一宇宙速度C.

飛船在軌道上合適位置加速可實(shí)現(xiàn)與空間站對接D.

飛船與地心連線、空間站與地心連線在相等時間掃過

面積相等√123456789101112

123456789101112

9.

（2025·遼寧大連模擬）國產(chǎn)科幻大片《流浪地球2》中的“太空電梯”

給觀眾帶來了強(qiáng)烈的視覺震撼。如圖所示，“太空電梯”由地面基站、纜

繩、箱體、同步靜止軌道上的空間站和配重組成，纜繩相對地面靜止，箱

體可以沿纜繩將人和貨物從地面運(yùn)送到空間站。下列說法正確的是（

）A.

地面基站可以建設(shè)在大連的大黑山上B.

地面基站的角速度小于箱體的角速度C.

配重的周期等于同步靜止空間站的周期D.

配重的周期小于同步靜止空間站的周期√123456789101112解析：

“太空電梯”由地面基站、纜繩、箱體、同步靜止軌道上的空

間站和配重組成，纜繩相對地面靜止，地面基站只能建設(shè)在赤道上，故A

錯誤；地面基站的角速度等于箱體的角速度，故B錯誤；由于同步靜止軌

道上的空間站和配重相對地面靜止，則配重的周期等于同步靜止空間站的

周期，故C正確，D錯誤。12345678910111210.

（2025·山東臨沂期末）華為