人造衛(wèi)星、宇宙速度 專項練習-2025高考物理專項復(fù)習（含答案）

人造衛(wèi)星+宇宙速度專項練習-2025高考物理專項復(fù)習含答案

人造衛(wèi)星宇宙速度

（單選基礎(chǔ)練+多選提升練+計算綜合練）

一、基礎(chǔ)練（單選題）

1.2021年1月，“天通一號”03星發(fā)射成功。發(fā)射過程簡化為如圖所示:火箭先把衛(wèi)星送上軌道1（橢圓

軌道，P、Q是遠地點和近地點）后火箭脫離;衛(wèi)星再變軌,到軌道2（圓軌道）；衛(wèi)星最后變軌到軌道3

（同步圓軌道）。軌道1、2相切于P點，軌道2、3相交于兩點。忽略衛(wèi)星質(zhì)量變化。以下說法正

確的是（）

A.衛(wèi)星在三個軌道上的周期￡=十=西B.由軌道1變至軌道2,衛(wèi)星在P點向前噴氣

C.衛(wèi)星在三個軌道上機械能用=用＜及D.軌道1在Q點的線速度大于軌道3的線速度

2.如圖為同一平面內(nèi)繞地球運行的三顆不同衛(wèi)星A、B、。的軌道示意圖，/、/〃為圓軌道，〃為橢圓軌

道，/〃的半徑與〃的半長軸相等，且〃/與〃相交于M點，/與〃相切于N點。則（）

A.4、B經(jīng)過N點時的速度大小相等

B.8、。繞地球運行的周期相等

C.口在橢圓軌道上運行的速度均大于4的速度

D.在雙點的向心加速度大小相等

3.為空間站補給物質(zhì)時,我國新一代貨運飛船“天舟五號”實現(xiàn)了2小時與“天宮空間站”快速對接，對接

后的“結(jié)合體”仍在原空間站軌道運行。對接前“天宮空間站"與''天舟五號”的軌道如圖所示，則

:■地球■;i

/天宮空間站

'、、、-</

-X天舟五號

A.“天宮空間站”運行的速度始終不變

B.“天宮空間站”的運行速度小于“天舟五號”的運行速度

C.“天宮空間站”運行的加速度大于“天舟五號”運行的加速度

D.“結(jié)合體”受到地球的引力等于“天宮空間站”受到地球的引力

4.如圖所示，從我國空間站伸出的長為d的機械臂外端安置一微型衛(wèi)星，微型衛(wèi)星和空間站能與地心保

持在同一直線上繞地球做勻速圓周運動。已知地球半徑為凡空間站的軌道半徑為r,地球表面重力

加速度為9。忽略空間站對衛(wèi)星的引力以及空間站的尺寸，則（）

A.微型衛(wèi)星的角速度比空間站的角速度要小

B.微型衛(wèi)星的線速度與空間站的線速度相等

C.空間站所在軌道處的加速度與q之比為*

D.機械臂對微型衛(wèi)星一定無作用力

5.2022年，“嫦娥五號”實現(xiàn)中國開展航天活動以來的四個“首次”:首次在月球表面自動采樣；首次從月

球表面起飛;首次在月球軌道上其上升器與軌道器和返回器組合體交會對接;首次帶著月球土壤返回

地球。已知月球的質(zhì)量約為地球的《，表面重力加速度約為地球表面重力加速度的喜，月球半徑約

816

為地球半徑的玄，下列判斷正確的是（）

A.月球上的第一宇宙速度是地球上的事倍

B.組合體交會對接后因質(zhì)量變大導(dǎo)致軌道半徑變大

C.“嫦娥五號”飛行到地球與月球中心連線中點時所受地球引力是月球引力的81倍

D.“嫦娥五號”在降落地面之前必須做減速運動，帶回的土壤處于完全失重狀態(tài)

6.2023年春節(jié)，改編自劉慈欣科幻小說的電影--《流浪地球2》在全國上映。電影中的太空電梯場景

非常震撼,如圖甲所示。太空電梯的原理并不復(fù)雜，與生活中的普通電梯十分相似。只需在地球同步

軌道上建造一個空間站，并用某種足夠長也足夠結(jié)實的“繩索”將其與地面相連,當空間站圍繞地球運

轉(zhuǎn)時,“繩索”會擰緊,宇航員、乘客以及貨物可以通過像電梯轎廂一樣的升降艙沿“繩索”直入太空，這

樣不需要依靠火箭、飛船這類復(fù)雜航天工具。圖乙中，圖線4表示地球引力對宇航員產(chǎn)生的加速度大

小與航天員距地心的距離r的關(guān)系，圖線B表示宇航員相對地面靜止時而產(chǎn)生的向心加速度大小與r

的關(guān)系，下列說法正確的是（）

A.宇航員在r=A處的線速度等于第一宇宙速度

B.太空電梯停在r0處時，宇航員對電梯艙的彈力為0

C.隨著「的增大，宇航員的線速度逐漸減小

D.隨著r的增大，宇航員對升降艙的彈力逐漸減小

7.11月16日11時55分,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射新一代海洋水色觀測衛(wèi)星海洋三號01星,

海洋水色觀測衛(wèi)星經(jīng)過多次變軌到達距地面高為798km的預(yù)定軌道，已知地球同步衛(wèi)星距地面高約

為36000km,關(guān)于海洋水色觀測衛(wèi)星的說法正確的是（）

A.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中所受合力為零

B.海洋水色觀測衛(wèi)星可以相對靜止在廣東的上空

C.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中運行速率大于地球同步衛(wèi)星速率

D.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中運行周期大于地球同步衛(wèi)星周期

8.地球可看作半徑為R的均勻球體，質(zhì)量為小的物體在赤道處所受的重力大小為M，由于地球自轉(zhuǎn)的

影響，物體在北極處所受的重力大小為M，引力常量為G,下列說法正確的是（）

A.地球同步衛(wèi)星離地心的距離為

B.地球同步衛(wèi)星的運行周期為2兀,以再

c.地球的第一宇宙速度為jg

Vm

D.地球的平均密度為“沙口

4兀GW?

二、提升練（多選題）

9.我國“神舟十三號”航天員翟志剛、王亞平和葉光富在空間站駐留長達6個月之久，是我國入駐太空時

間最長的三人組，已知“天和”核心艙N繞地球運行的軌道距地面的高度約為400km，地球半徑約

6400km?關(guān)于地球赤道靜止的物體P、同步衛(wèi)星Q和“天和”核心艙N的運動，下列說法正確的是

（）

A.向心加速度關(guān)系為aN>aQ>apB.線速度關(guān)系為

C.周期關(guān)系為%D.同步衛(wèi)星Q一定不會經(jīng)過南充正上方

10.2021年7月5日，風云三號E星（“黎明星”）在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，作為我國第二代極地軌

道氣象衛(wèi)星，“黎明星”是全球首顆民用晨昏軌道氣象衛(wèi)星,將帶動我國氣象衛(wèi)星應(yīng)用進入成熟發(fā)展階

段。“黎明星”繞地球做勻速圓周運動的周期為1.7九,離地高度約800km獨口圖所示。某時亥「黎明

星”正好經(jīng)過赤道上某城市正上方，則（）

A.“黎明星”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度

B.再經(jīng)過3.4億“黎明星”正好經(jīng)過該城市正上方

C.“黎明星”的繞行速度小于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度

D.“黎明星”的向心加速度大于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度

11.2022年6月，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號廠遙十四運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射,

一段時間后，神舟十四號載人飛船與火箭成功分離,進入預(yù)定軌道，經(jīng)過多次變軌成功對接于空間站

天和核心艙徑向端口。已知空間站天和核心艙的運行周期為T,地球同步衛(wèi)星的周期為T，，已知7

>7,地球半徑為R,地球表面的重力加速度為9。下列判斷正確的是（）

A.三名航天員在空間站內(nèi)處于平衡狀態(tài)

B.空間站與地心的連線比地球同步衛(wèi)星與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積小

C.空間站距地面的IWJ度為J旦牛^----R

D.根據(jù)以上數(shù)據(jù)不能求出地球同步衛(wèi)星和空間站的軌道半徑

12.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)第41顆衛(wèi)星為地球靜止軌道衛(wèi)星，第49顆衛(wèi)星為傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，它們的軌道

半徑約為4.2xIO?小，運行周期都等于地球的自轉(zhuǎn)周期24晨傾斜地球同步軌道平面與地球赤道平面

成一定夾角，如圖所示。已知引力常量3=6.67><10-13小2/1^2,下列說法正確的是（）

A.根據(jù)題目數(shù)據(jù)可估算出地球的質(zhì)量

B.靜止軌道衛(wèi)星可能經(jīng)過北京上空

C.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星一天2次經(jīng)過赤道正上方同一位置

D.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度

13.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星4、傾斜

地球同步軌道衛(wèi)星B和中圓地球軌道衛(wèi)星C組成。如圖所示,三類衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)

星。距地面高度為九°,地球自轉(zhuǎn)周期為T,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,引力常量為G。

貝N）

A.衛(wèi)星人距地面高度為（班號丫—AB.衛(wèi)星B的加速度大小為生嬖

C.衛(wèi)星。的線速度大小為D.地球的密度為產(chǎn)

VR+hc4TTG

14.如圖所示，某航天器圍繞一顆半徑為R的行星做勻速圓周運動,其環(huán)繞周期為T,經(jīng)過軌道上A點時

發(fā)出了一束激光，與行星表面相切于B點，若測得激光束與軌道半徑AO夾角為8,引力常量為

G,不考慮行星的自轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）

4兀2A337r

A.行星的質(zhì)量為B.行星的平均密度為

GTsin30GTW9

C.行星表面的重力加速度為菩%D.行星的第一宇宙速度為著嗎

T'sin汨Tsmd

15.撥打衛(wèi)星電話的手機，為其提供服務(wù)的衛(wèi)星是地球靜止衛(wèi)星，設(shè)靜止衛(wèi)星的周期為T,軌道半徑為地

球半徑的R倍。2023年10月26日神舟十七號航天員乘組成功入駐中國空間站，空間站可近似認為

繞地球表面附近做勻速圓周運動,設(shè)地球半徑為H,萬有引力常量為G,則下列說法正確的是（）

A.第一宇宙速度可表示為挈

B.地球的質(zhì)量可表示為包若當

C.靜止衛(wèi)星與空間站的線速度之比約為3

D.靜止衛(wèi)星的加速度與空間站加速度之比約為?。?

16.預(yù)計在2025年1月16日，地球恰好運行到火星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線，此現(xiàn)象被稱為

“火星沖日”。如圖所示，火星和地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，火星與地球的

公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3:2,地球與火星的質(zhì)量之比約為10:1,地球與火星的半徑之比約為2:1,已知半

徑為H的球的體積V=生咨，取逐=2.45,根據(jù)以上信息結(jié)合生活常識可知（）

O

A.火星與地球的平均密度之比約為4:5

B.火星與地球繞太陽運動的周期之比約為27:8

C.火星與地球表面的重力加速度大小之比約為5:2

D.相鄰兩次“火星沖日’'的時間間隔約為801天

三、綜合練（計算題）

17.天宮一號是我國研發(fā)的一個目標飛行器，目的是作為其他飛行器的接合點，是中國空間實驗室的雛

形，于北京時間20n年9月29日21時16分03秒發(fā)射升空。

（1）若萬有引力常量為G,地球質(zhì)量為地球半徑為天宮一號離地面的高度為求:天宮一號

的運行周期T；

（2）發(fā)射天宮一號的速度必須大于第一宇宙速度，試推導(dǎo)第一宇宙速度的表達式;若_R°=6400km,g

取10m/s2,求地球的第一宇宙速度上；

（3）若萬有引力常量為G,中心天體的質(zhì)量為M，質(zhì)量為m的物體距中心天體r時具有的引力勢能為

瑪=—（以無窮遠處勢能為零）。求地球的第二宇宙速度。2。

18.《流浪地球2》中太空電梯非常吸引觀眾眼球。太空電梯通過超級纜繩連接地球赤道上的固定基地與

配重空間站，它們隨地球以同步靜止狀態(tài)一起旋轉(zhuǎn)，如圖所示。圖中配重空間站質(zhì)量為小，比同步衛(wèi)

星更高，距地面高達9R。若地球半徑為A,自轉(zhuǎn)周期為T,重力加速度為g,求：

（1）通過纜繩連接的配重空間站線速度大小為多少；

（2）配重空間站受到纜繩的力大小為多少；

（3）若配重空間站沒有纜繩連接，在該處繞地球做勻速圓周運動的線速度大小為多少？

人造衛(wèi)星宇宙速度

（單選基礎(chǔ)練+多選提升練+計算綜合綜）

一、基礎(chǔ)練（單選題）

1.2021年1月，“天通一號”03星發(fā)射成功。發(fā)射過程簡化為如圖所示:火箭先把衛(wèi)星送上軌道1（橢圓

軌道，P、Q是遠地點和近地點）后火箭脫離;衛(wèi)星再變軌,到軌道2（圓軌道）；衛(wèi)星最后變軌到軌道3

（同步圓軌道）。軌道1、2相切于P點，軌道2、3相交于兩點。忽略衛(wèi)星質(zhì)量變化。以下說法正

確的是（）

軌道2

C

v＜-一道3

P

A.衛(wèi)星在三個軌道上的周期￡=3=2B.由軌道1變至軌道2,衛(wèi)星在P點向前噴氣

C.衛(wèi)星在三個軌道上機械能用=用＜及D.軌道1在Q點的線速度大于軌道3的線速度

【答案】。

3

【詳解】由圖可知，軌道2和軌道3的半徑相等，且大于軌道1的半長軸，根據(jù)開普勒第三定律號n=卜

可知衛(wèi)星在三個軌道上的周期關(guān)系為故力錯誤；

B.由軌道1變至軌道2,衛(wèi)星在P點向后噴氣加速，使衛(wèi)星做離心運動，故B錯誤；

C.由軌道1變至軌道2,衛(wèi)星必須在P點加速，則E2＞用軌道2和軌道3的半徑相等，則及=星因此E3

=也＞身故。錯誤；

D.假設(shè)衛(wèi)星在過Q點的圓軌道上運行的速度為泥，衛(wèi)星軌道1在Q點的線速度為如,在軌道3的線速度

為“3。從過Q點的圓軌道變軌到軟道1,必須在Q點加速,則比＜%根據(jù)衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度公

式°=可知因此5＜證＜5則軌道1在Q點的線速度大于軌道3的線速度，故。正確。故

選。。

2.如圖為同一平面內(nèi)繞地球運行的三顆不同衛(wèi)星人、8、。的軌道示意圖，/、/〃為圓軌道，〃為橢圓軌

道，/〃的半徑與〃的半長軸相等，且〃/與〃相交于河點，/與〃相切于N點。則（）

A.經(jīng)過N點時的速度大小相等

B.B、C繞地球運行的周期相等?M

C.口在橢圓軌道上運行的速度均大于人的速度

D.B、C在初點的向心加速度大小相等

【答案】B

【詳解】4設(shè)地球的質(zhì)量為A1,根據(jù)a=E=G"則，A、B經(jīng)過N點時的加速度相等，4在N點時做圓

mr2

周運動，B在N點時做離心運動，所以B的速度大于人的速度，故A錯誤；

B.根據(jù)開普勒第三定律可知川的半徑與II的半長軸相等，則B、。繞地球運行的周期相等，故B正確；

C.B在橢圓軌道上N點的速度比4在N點的速度大，此后B從N向遠地點運動過程中速度變小而4的

速度大小不變，因此B的速度并不是一直比A大，故。錯誤；

D.根據(jù)&=二=G”則B、。在初點加速度大小相同，但是B在M■的向心加速度為加速度的一個分

mr2

量，因此向心加速度大小不相等，故。錯誤。故選B。

3.為空間站補給物質(zhì)時,我國新一代貨運飛船“天舟五號”實現(xiàn)了2小時與“天宮空間站”快速對接，對接

后的“結(jié)合體”仍在原空間站軌道運行。對接前“天宮空間站”與“天舟五號”的軌道如圖所示，則

()

A.“天宮空間站”運行的速度始終不變

B.“天宮空間站”的運行速度小于“天舟五號”的運行速度

C.“天宮空間站”運行的加速度大于“天舟五號”運行的加速度

D.“結(jié)合體”受到地球的引力等于“天宮空間站”受到地球的引力

【答案】B

【詳解】力B.“天宮空間站”繞地運行時，萬有引力提供向心力，則有G4等m—可得n=由上

r

式可知，''天宮空間站”的圓周運動半徑不變時，則其運行速度大小始終不變，但速度方向一直在變，所以速

度一直在變；由于''天宮空間站”的運動半徑大于''天舟五號”的運動半徑，所以“天宮空間站”的運行速度小

于“天舟五號”的運行速度，故A錯誤，故B正確；

C.根據(jù)G4等=nza解得a=G空可知,軌道半徑越小，向心加速度越大，即“天宮空間站”的向心加速

度小于“天舟五號”的向心加速度，故C錯誤；

D.根據(jù)F=G號可知，軌道半徑相同時，由于“結(jié)合體”的質(zhì)量大于對接前“天宮空間站”的質(zhì)量，則“結(jié)

T2

合體''受到地球的引力比“天宮空間站”受到地球的引力大，故。錯誤。故選B。

4.如圖所示，從我國空間站伸出的長為d的機械臂外端安置一微型衛(wèi)星，微型衛(wèi)星和空間站能與地心保

持在同一直線上繞地球做勻速圓周運動。已知地球半徑為R,空間站的軌道半徑為r,地球表面重力

加速度為g。忽略空間站對衛(wèi)星的引力以及空間站的尺寸，則（）

A.微型衛(wèi)星的角速度比空間站的角速度要小

B.微型衛(wèi)星的線速度與空間站的線速度相等

C.空間站所在軌道處的加速度與g之比為，

D.機械臂對微型衛(wèi)星一定無作用力

【答案】。

【詳解】A.微型衛(wèi)星和空間站能與地心保持在同一直線上繞地球做勻速圓周運動，所以微型衛(wèi)星的角速

度與空間站的角速度相等，故4錯誤；

B.微型衛(wèi)星的線速度o=s（r+d）空間站的線速度U=0丁微型衛(wèi)星的線速度比空間站的線速度大，故石

錯誤；

rn

C.由Q^=ma解得空間站所在軌道處的加速度a=0”在地球表面-mg解得g=0”所

r2r2B?

以烏=工故。正確；

9r2

D.由G警=ma）2r解得°=J%可知僅受萬有引力提供向心力時，微型衛(wèi)星比空間站的軌道半徑

大，角速度小,由于微型衛(wèi)星跟隨空間站以共同的角速度運動,由F=mo2r可知所需向心力增大，所以機械

臂對微型衛(wèi)星有拉力作用，故。錯誤。故選。。

5.2022年，“嫦娥五號”實現(xiàn)中國開展航天活動以來的四個“首次”:首次在月球表面自動采樣;首次從月

球表面起飛；首次在月球軌道上其上升器與軌道器和返回器組合體交會對接;首次帶著月球土壤返回

地球。已知月球的質(zhì)量約為地球的上，表面重力加速度約為地球表面重力加速度的4,月球半徑約

為地球半徑的十，下列判斷正確的是（）

A.月球上的第一宇宙速度是地球上的歷倍

B.組合體交會對接后因質(zhì)量變大導(dǎo)致軌道半徑變大

C.“嫦娥五號”飛行到地球與月球中心連線中點時所受地球引力是月球引力的81倍

D.“嫦娥五號”在降落地面之前必須做減速運動，帶回的土壤處于完全失重狀態(tài)

【答案】。

【詳解】根據(jù)題意，由萬有引力提供向心力有旦也解得u月球上的第一宇宙速度

r2r

G?4M也2

為◎月==丁地故錯誤；

-拙i----地90A

GM

B.根據(jù)題意，由萬有引力提供向心力有且皿=小芷解得r可知，組合體的軌道半徑只與中心

丁2

rV2

天體的質(zhì)量和組合體的線速度有關(guān)，與組合體的質(zhì)量無關(guān)，故B錯誤；

C.根據(jù)題意，由萬有引力公式尸=色等可知，由于“嫦娥五號”飛行到地球與月球中心連線中點時，“嫦

娥五號”到地球與月球中心的距離相等，則所受地球引力是與月球引力之比為冬=粵=81故。正確；

為必）

D.“嫦娥五號”在降落地面之前必須做減速運動，則帶回的土壤具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故。

錯誤。故選C。

6.2023年春節(jié)，改編自劉慈欣科幻小說的電影--《流浪地球2》在全國上映。電影中的太空電梯場景

非常震撼,如圖甲所示。太空電梯的原理并不復(fù)雜，與生活中的普通電梯十分相似。只需在地球同步

軌道上建造一個空間站，并用某種足夠長也足夠結(jié)實的“繩索”將其與地面相連,當空間站圍繞地球運

轉(zhuǎn)時,“繩索”會擰緊,宇航員、乘客以及貨物可以通過像電梯轎廂一樣的升降艙沿“繩索”直入太空，這

樣不需要依靠火箭、飛船這類復(fù)雜航天工具。圖乙中，圖線人表示地球引力對宇航員產(chǎn)生的加速度大

小與航天員距地心的距離r的關(guān)系，圖線B表示宇航員相對地面靜止時而產(chǎn)生的向心加速度大小與r

的關(guān)系，下列說法正確的是（）

甲

A.宇航員在r=A處的線速度等于第一宇宙速度

B.太空電梯停在0處時，宇航員對電梯艙的彈力為0

C.隨著r的增大，宇航員的線速度逐漸減小

D.隨著r的增大，宇航員對升降艙的彈力逐漸減小

【答案】B

嚕

【詳解】4.宇航員做勻速圓周運動，根據(jù)圓周運動規(guī)律可知向心加速度與線速度的關(guān)系0g=今地球引

R

Q,2

力對宇航員產(chǎn)生的加速度與第一宇宙速度的關(guān)系^=—因為0笈〈生4所以宇航員在處的線速度小

于第一宇宙速度。故A錯誤；

B.太空電梯停在F0處時，地球引力對宇航員產(chǎn)生的加速度大小等于宇航員相對地面靜止時而產(chǎn)生的向心

加速度大小，即萬有引力全部用來提供向心力，此時宇航員處于完全失重狀態(tài)，所以宇航員對電梯艙的彈

力為0。故B正確；

。.因為宇航員相對地面靜止，則宇航員圓周運動的角速度不變，即。=or隨著r的增大，宇航員的線速度

逐漸增大。故。錯誤；

D.根據(jù)題意可知宇航員所受的合外力提供向心力，即maA—FN—F^.—maB隨著r的增大，aA減小，陽增

大，則升降艙對宇航員的彈力先減小，后反向增大。則宇航員對升降艙的彈力先減小后增大。故。錯誤。

故選及

7.11月16日11時55分,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射新一代海洋水色觀測衛(wèi)星海洋三號01星,

海洋水色觀測衛(wèi)星經(jīng)過多次變軌到達距地面高為798km的預(yù)定軌道，已知地球同步衛(wèi)星距地面高約

為36000km,關(guān)于海洋水色觀測衛(wèi)星的說法正確的是（）

A.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中所受合力為零

B.海洋水色觀測衛(wèi)星可以相對靜止在廣東的上空

C.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中運行速率大于地球同步衛(wèi)星速率

D.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中運行周期大于地球同步衛(wèi)星周期

【答案】。

【詳解】A.海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中受到地球的萬有引力，用于充當圓周運動的向心力，合力

不為零，故4錯誤；

B.海洋水色觀測衛(wèi)星不是地球同步衛(wèi)星，不會靜止在地面某一位置上空，故B錯誤；

c.海洋水色觀測衛(wèi)星的軌道半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，由萬有引力提供向心力GM應(yīng)=小之

r2r

可得①=可得海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中運行速率大于地球同步衛(wèi)星速率,故。正確；

D.由萬有引力提供向心力G白^=MT■爸可得T=2兀因為海洋水色觀測衛(wèi)星的軌道半徑小于

地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，所以海洋水色觀測衛(wèi)星在繞地飛行過程中運行周期小于地球同步衛(wèi)星周期，故

。錯誤。故選。。

8.地球可看作半徑為R的均勻球體，質(zhì)量為小的物體在赤道處所受的重力大小為M，由于地球自轉(zhuǎn)的

影響，物體在北極處所受的重力大小為M，引力常量為G,下列說法正確的是（）

A.地球同步衛(wèi)星離地心的距離為‘瓦管環(huán)幾

B.地球同步衛(wèi)星的運行周期為2兀,

C.地球的第一宇宙速度為

D.地球的平均密度為高

【答案】。

【詳解】根據(jù)地球同步衛(wèi)星受到的萬有引力提供向心力有色儂私=小琵/在赤道處有色囪1=乂

r2T2R2

+生泮在北極處有陪=M解得T=2兀=j惹環(huán)7?故AB錯誤;

C.地球的第一宇宙速度_7ng解得v=故。正確;

B?R

D.地球的平均密度右奏,繁=M解得故。錯誤。故選。。

二、提升練(多選題)

9.我國“神舟十三號”航天員翟志剛、王亞平和葉光富在空間站駐留長達6個月之久，是我國入駐太空時

間最長的三人組，已知“天和”核心艙N繞地球運行的軌道距地面的高度約為400km,地球半徑約

6400km?關(guān)于地球赤道靜止的物體P、同步衛(wèi)星Q和“天和”核心艙N的運動，下列說法正確的是

()

A.向心加速度關(guān)系為aN>aQ>apB.線速度關(guān)系為。

C.周期關(guān)系為%D.同步衛(wèi)星Q一定不會經(jīng)過南充正上方

【答案】AD

【詳解】地球赤道上的物體與衛(wèi)星同步衛(wèi)星具有相同的角速度，有a=r/由上述式子可知，p物體的

向心加速度小于衛(wèi)星Q,天和核心艙N和Q則有G”1=ma解得a=G”有上述式子可知N的向心加

速大于Q的，故三者之間關(guān)系為aN>aQ>aP,A正確；

B.對于天和核心艙N和衛(wèi)星Q來說有G4等=加。解得n=有上述式子可知，軌道半徑越小，

速度越大，故天和核心艙N的速度大于Q衛(wèi)星的速度。而物體P和衛(wèi)星。的角速度相等，根據(jù)般=w"可

知，衛(wèi)星Q的速度大于物體P的速度，三者之間的速度關(guān)系為。P<%<⑺B錯誤；

C.由于物體P在地球赤道上，Q為同步衛(wèi)星，故兩者的周期相等，而N和Q同為衛(wèi)星，由萬有引力充當向

心力，故有3坐=恒生gr解得7=、月|享有由上式可知，軌道半徑越大，周期越大，故衛(wèi)星Q的周期

VCriVZ

大于天和核心艙N的周期，故有乙=%>￡,。錯誤；

D.Q是同步衛(wèi)星，其軌道在赤道上方即緯度為0°,南充市不在赤道上，所以衛(wèi)星。一定不會經(jīng)過南充上

空，。正確。故選A。。

10.2021年7月5日，風云三號E星(“黎明星”)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，作為我國第二代極地軌

道氣象衛(wèi)星，“黎明星”是全球首顆民用晨昏軌道氣象衛(wèi)星,將帶動我國氣象衛(wèi)星應(yīng)用進入成熟發(fā)展階

段?！袄杳餍恰崩@地球做勻速圓周運動的周期為1.7九，離地高度約800km，如圖所示。某時刻“黎明

星”正好經(jīng)過赤道上某城市正上方，則()

A.“黎明星”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度

B.再經(jīng)過3.4九,“黎明星”正好經(jīng)過該城市正上方

C.“黎明星”的繞行速度小于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度

D.“黎明星”的向心加速度大于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度

【答案】AD

【詳解】第一宇宙速度為最小發(fā)射速度，則“黎明星”的發(fā)射速度大于第一宇宙速度，4正確；

B.該時刻后“黎明星”經(jīng)過3.4月正好運行兩個周期，因為地球的自轉(zhuǎn)，P城市轉(zhuǎn)過的角度為d=%=資

x3.4=票則P城市轉(zhuǎn)走了，“黎明星”沒有經(jīng)過P城市正上方，B錯誤；

60

C.由題知“黎明星”繞地球做勻速圓周運動的周期為1.7億而赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期為24億則o黎

=等但+九），%=等七爆V乙則可看出。攀>小，。錯誤；

D.由題知“黎明星”繞地球做勻速圓周運動的周期為1.7億而赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的周期為24無，則a黎

=簧（/?+%）,。赤=聾人，乳<埒則可看出a翳>正確。故選40。

黎赤

11.2022年6月，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射,

一段時間后，神舟十四號載人飛船與火箭成功分離，進入預(yù)定軌道，經(jīng)過多次變軌成功對接于空間站

天和核心艙徑向端口。已知空間站天和核心艙的運行周期為T,地球同步衛(wèi)星的周期為T"已知7

>T,地球半徑為地球表面的重力加速度為g。下列判斷正確的是（）

A.三名航天員在空間站內(nèi)處于平衡狀態(tài)

B.空間站與地心的連線比地球同步衛(wèi)星與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積小

C.空間站距地面的高度為'坪齊-A

V4兀2

D.根據(jù)以上數(shù)據(jù)不能求出地球同步衛(wèi)星和空間站的軌道半徑

【答案】

【詳解】4.三名航天員圍繞地球做圓周運動，處于失重狀態(tài)，即不平衡狀態(tài)，故4錯誤；

B.根據(jù)開普勒第三定律。=與根據(jù)T'>T可知地球同步衛(wèi)星軌道半徑大于空間站的軌道半徑，根據(jù)萬

有引力提供向心力G”171—m—空間站與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積為S--^-lr--^-vrl\t—

r2r22

故空間站與地心的連線比地球同步衛(wèi)星與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積小，故B正確;

C.根據(jù)萬有引力提供向心力G迪1?根據(jù)萬有引力與重力的關(guān)系G迪1=mg空間站距地面

r2T2B?

的高度為八—R故。正確；

gNT'2磔雪故。錯誤。

D.由上分析，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為產(chǎn)=、/空間站的軌道半徑為r=

4兀2V4兀2

故選30。

12.北斗導(dǎo)航系統(tǒng)第41顆衛(wèi)星為地球靜止軌道衛(wèi)星，第49顆衛(wèi)星為傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，它們的軌道

半徑約為4.2x1。7小，運行周期都等于地球的自轉(zhuǎn)周期24鼠傾斜地球同步軌道平面與地球赤道平面

成一定夾角，如圖所示。已知引力常量3=6.67><10-1”源/]<82,下列說法正確的是（）

A.根據(jù)題目數(shù)據(jù)可估算出地球的質(zhì)量

B.靜止軌道衛(wèi)星可能經(jīng)過北京上空

C.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星一天2次經(jīng)過赤道正上方同一位置

D.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度

【答案】AC

【詳解】A.根據(jù)G/也=m（空可得”=生上則根據(jù)題目數(shù)據(jù)可估算出地球的質(zhì)量，A正確；

r2vT'GT2

B.靜止軌道衛(wèi)星一定在地球赤道的正上方，不可能經(jīng)過北京上空，B錯誤；

。.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星若某時刻經(jīng)過赤道正上方某位置，經(jīng)過半個周期，恰好地球也轉(zhuǎn)了半個周期，因

此又會經(jīng)過赤道上方的同一位置，即其一天2次經(jīng)過赤道正上方同一位置，。正確；

D.根據(jù)—Tn—可得°=JG,可知軌道半徑越大，運動速度越小，第一宇宙速度是貼近地球表

面運動的衛(wèi)星的速度，則傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的運行速度小于第一宇宙速度，D錯誤。故選AC.

13.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成?？臻g段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星A、傾斜

地球同步軌道衛(wèi)星B和中圓地球軌道衛(wèi)星C組成。如圖所示,三類衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)

星。距地面高度為九°,地球自轉(zhuǎn)周期為T,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,引力常量為G。

貝U()

B.衛(wèi)星B的加速度大小為包華

m2

0.衛(wèi)星°的線速度大小為/高;D.地球的密度為學

【答案】AC

【詳解】4設(shè)地球表面某物體質(zhì)量為小°,有包警=小。9得朋'=等對衛(wèi)星A:GM?=坐式募+

■R2G（A+比4y

0）若得以=（^^丫一A故4正確；

B.衛(wèi)星B的周期與衛(wèi)星A相同，則a=4兀V）故B錯誤；

C.對衛(wèi)星。：嚴飛=館0萬/得%故。正確;

（R+hcyR+hcVR+hc

D.地球的密度p=1M—=：年二故。錯誤。故選47。

打a4兀GR

14.如圖所示，某航天器圍繞一顆半徑為R的行星做勻速圓周運動,其環(huán)繞周期為T,經(jīng)過軌道上/點時

發(fā)出了一束激光，與行星表面相切于B點，若測得激光束與軌道半徑/O夾角為。，引力常量為

G,不考慮行星的自轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）

4兀2%3元

A.行星的質(zhì)量為B.行星的平均密度為

GTsin36GTW6

C行星表面的重力加速度為腐D.行星的第一宇宙速度為鬻4

Tsmc/

【答案】BC

【詳解】勻速圓周運動的周期為T,那么可以得到勻速圓周運動的線速度為薯々再根據(jù)萬有引

Tsmc/

力提供向心力Gmiml=解得mi=甲;故A錯誤；

_R_GTW0

\sinO）sin。

3兀

A球體積為丁二平所以平均密度為p=^=USr段故B正確;

GT2sin3/9

C.行星表面，根據(jù)重力等于萬有引力可知wi2g=G4也乜解得g=4/A故。正確;

B?T2sin30

D.行星的第一宇宙速度為0，=/通=——2婆_故。錯誤。故選30。

15.撥打衛(wèi)星電話的手機,為其提供服務(wù)的衛(wèi)星是地球靜止衛(wèi)星,設(shè)靜止衛(wèi)星的周期為T,軌道半徑為地

球半徑的卜倍。2023年10月26日神舟十七號航天員乘組成功入駐中國空間站，空間站可近似認為

繞地球表面附近做勻速圓周運動,設(shè)地球半徑為R,萬有引力常量為G,則下列說法正確的是（）

A.第一宇宙速度可表示為孽

B.地球的質(zhì)量可表示為4嬰產(chǎn)

C.靜止衛(wèi)星與空間站的線速度之比約為我

D.靜止衛(wèi)星的加速度與空間站加速度之比約為右2：1

【答案】BC

【詳解】AB.根據(jù)萬有引力提供向心力可得=小公后五則地球的質(zhì)量可表示為河=生盎里根

（%五）2T2GT2

據(jù)第一宇宙速度的定義且T=2TTJ黑《聯(lián)立可得n=2如濾故4錯誤，B正確；

R2RVGrJVL1

CD.根據(jù)萬有引力提供向心力可得—m—=ma可得”=-\J，a=°?可知靜止衛(wèi)星與空

間站的線速度之比為卡，靜止衛(wèi)星的加速度與空間站加速度之比為（，故。正確，D錯誤。故選BC。

16.預(yù)計在2025年1月16日，地球恰好運行到火星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線，此現(xiàn)象被稱為

“火星沖日”。如圖所示，火星和地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，火星與地球的

公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3:2,地球與火星的質(zhì)量之比約為10:1,地球與火星的半徑之比約為2:1,已知半

徑為R的球的體積V=生詈，取幾=2.45,根據(jù)以上信息結(jié)合生活常識可知（）

O

A.火星與地球的平均密度之比約為4:5

B.火星與地球繞太陽運動的周期之比約為27:8

C.火星與地球表面的重力加速度大小之比約為5:2

D.相鄰兩次“火星沖日”的時間間隔約為801天

【答案】AD

【詳解】根據(jù)色警=小”/解得T=、博/代入數(shù)據(jù)可知，火星與地球繞太陽運動的周期之比約