2024届高考物理一轮复习学案：同步卫星与宇宙航行

高三物理一轮复习教（学）案22  

    同步卫星与宇宙航行        编写        审核        

一、知识强化

1、同步卫星：地球同步卫星指在          平面内，与地球         同步，相对地球        ，又叫通讯卫星。特点：

（1）轨道平面一定；

（2）周期一定；

（3）高度、速度一定。

2、宇宙速度

（1）第一宇宙速度：在地面上发射卫星能使其围绕地球恰好做匀速圆周运动所需的     速度。

①推导第一宇宙速度v1的表达式：

方法之一：地球的质量为M，地球半径为R地，引力常量为G，物体在地球表面绕地球做匀速圆周运动时，r=R地，万有引力提供向心力，即G Mm/R2=mv12/R，得第一宇宙速度的大小：v1=7.9km/s。

方法之二：在地球表面附近物体的重力等于万有引力，即：mg= mv12/R，得第一宇宙速度：v1=7.9km/s。

②说明：第一宇宙速度的大小v1=7.9km/s，它是发射卫星的最小速度，也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行的线速度，也叫      环绕速度。

（2）第二宇宙速度与第三宇宙速度

①第二宇宙速度：v2≥11.2km/s，飞行器就会克服地球的引力，永远离开地球。当飞行器的速度介于7.9km/s～11.2km/s之间，卫星将绕地球做椭圆运动。

②第三宇宙速度：v3≥16.7km/s，以此速度发射的人造卫星将挣脱太阳引力的束缚。

3、双星系统

在天体模型中，将两颗彼此距离较近的恒星称为双星，它们在      之间万有引力作用下，绕两星球连线上某固定点做周期相同的匀速圆周运动。

二、典型例题（单选）

（      ）1．下列说法正确的是

A．第一宇宙速度是从地面上发射人造地球卫星的最大发射速度

B．第一宇宙速度是环绕地球运转卫星的最大速度

C．第一宇宙速度是同步卫星的环绕速度

D．卫星从地面发射时的发射速度越大，则卫星距离地面的高度就越大，其环绕速度则可能大于第一宇宙速度

（      ）2．关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是

A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，公转周期一定不同

B．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

C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同

D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合

（      ）3．相对地面静止的人造卫星叫地球的同步卫星，其周期为1天，月球也是地球的卫星，公转周期约为27天，同步卫星与月球相比，以下说法正确的是

A．同步卫星绕地球运动的向心加速度较小

B．同步卫星绕地球运动的角速度较小

C．同步卫星与月球的轨道半径之比为1∶9

D．同步卫星与月球绕地球运动的线速度之比为1∶3

（      ）4．我国是少数几个掌握飞船对接技术的国家之一。为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利对接，具体操作应为

A．飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动接触后对接

B．空间站在前、飞船在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动，在合适的位置飞船加速追上空间站后对接

C．飞船在前、空间站在后且两者在同一轨道同向飞行，在合适的位置飞船减速然后与空间站对接

D．空间站在高轨道、飞船在低轨道且两者同向飞行，在合适的位置飞船加速追上空间站后对接

（      ）5．我国发射的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知航天器运动的周期为T，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，根据上述条件可以计算出

A．月球的平均密度 

B．月球的质量

C．航天器的质量

D．月球半径

（      ）6．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示，若AO>OB，则

A．星球A的质量一定大于B的质量

B．星球A的线速度小于B的线速度

C．双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小

D．双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小

高三物理一轮复习作业22

班级           姓名           学号            

一、单选题

（      ）1．火星探测器在地球上发射后向火星运动，最终绕火星做匀速圆周运动，则其发射速度可以是下列的哪些数据

A．等于或小于11.2km/s 

B．一定大于16.7km/s

C．介于11.2m/s～16.7m/s 

D．介于11.2km/s～16.7km/s

（      ）2．甲、乙两颗地球卫星，甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是

A．甲的角速度大于乙的角速度

B．甲的线度大于乙的线度

C．甲的加速度大于乙的加速度

D．甲的周期大于乙的周期

（      ）3．.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。对于其中的5颗同步卫星，下列说法中正确的是         

A．它们运行的线速度一定大于第一宇宙速度           

B．地球对它们的吸引力一定相同

C．一定位于赤道上空同一轨道上                            

D． 它们运行的速度一定完全相同

（      ）4．一颗在赤道上空做匀速圆周运动的人造卫星，其轨道半径上对应的重力加速度为地球表面重力加速度的四分之一。已知地球半径为R，则该卫星离地面的高度为

A．R

B．2R

C．3R

D．4R

（      ）5．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是

A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度

B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间

C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度

D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

（      ）6．中国科幻电影《流浪地球2》火爆全球，片中高耸入云、连接天地的太空电梯运行场景令人震撼，其通过高强度缆绳将地球同步轨道上的空间站与其正下方赤道上的固定物连接在一起，在引力的作用下，缆绳处于紧绷状态。若载满乘客的太空电梯因机械故障悬停在缆绳中间处，则

A．悬停时太空电梯所受合外力为零

B．悬停时电梯内乘客处于完全失重状态

C．悬停时太空电梯的速度大于空间站的速度

D．悬停时太空电梯的速度小于在同样高度绕地球做圆周运动的卫星的速度

（      ）7．若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，这颗行星的“第一宇宙速度”约为

A．2km/s 

B．4km/s

C．16km/s 

D．32km/s

（      ）8．宇宙飞船是深太空探测重要运载工具，在返回地球进入稀薄大气层后的过程中，受到稀薄大气的阻碍作用开始做渐渐靠近地球的圆周运动（每周都可视为匀速圆周运动，但运动的半径逐渐减小）。若在这个过程中宇宙飞船的质量保持不变，则宇宙飞船

A．周期将逐渐变小

B．角速度将逐渐变小

C．线速度将逐渐变小

D．加速度将逐渐变小

（      ）9．双星是两颗相距较近的天体，在相互间万有引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动。对于两颗质量不等的天体构成的双星系统，下列说法正确的是

A．质量大的天体做匀速圆周运动的向心力较大

B．质量大的天体做匀速圆周运动的半径较大

C．质量大的天体做匀速圆周运动的周期较小

D．质量大的天体做匀速圆周运动的线速度较小

（      ）10．地球赤道上的物体随地球自转，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；近地人造卫星（高度忽略不计）所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3。地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等。则下列说法正确的是

A．F1=F2>F3

B．a1=a2=g>a3

C．v1=v2=v>v3

D．ω1=ω3<ω2

高三物理一轮复习教（学）案22参考答案

典型例题：1．B  2．B  3．C  4．D  5．A  6．C 

课时作业：1．D  2．D  3．C  4．A  5．A  6．D  7．C  8．A  9．D  10．D