備戰(zhàn)2025高考物理3年高考2年模擬1年原創(chuàng)專題5.4衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)含解析

PAGEPAGE12專題5.4衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)【考綱解讀與考頻分析】衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)是萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用，高考對(duì)于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)考查頻繁?！靖哳l考點(diǎn)定位】：衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)一：衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)【3年真題鏈接】1.（2024年4月浙江選考）某顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（即衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止）。則此衛(wèi)星的（）A.線速度大于第一宇宙速度B.周期小于同步衛(wèi)星的周期C.角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度D.向心加速度大于地面的重力加速度【參考答案】C【名師解析】第一宇宙速度是全部繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星的最大速度，則此衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星，即為地球的同步衛(wèi)星，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)可知，因此衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑遠(yuǎn)小于月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，可知角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度，選項(xiàng)C正確；依據(jù)可知，向心加速度小于地面的重力加速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C.2.（2024高考全國(guó)理綜III）為了探測(cè)引力波，“天琴安排”預(yù)料放射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為（）A．2:1B．4:1C．8:1D．16:1【參考答案】C【命題意圖】本題考查衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、開普勒定律及其相關(guān)的學(xué)問(wèn)點(diǎn)。【解題思路】設(shè)地球半徑為R，依據(jù)題述，地球衛(wèi)星P的軌道半徑為RP=16R，地球衛(wèi)星Q的軌道半徑為RQ=4R，依據(jù)開普勒定律，==64，所以P與Q的周期之比為TP∶TQ=8∶1，選項(xiàng)C正確。【易錯(cuò)警示】解答此題常見錯(cuò)誤是：把題述的衛(wèi)星軌道半徑誤認(rèn)為是衛(wèi)星距離地面的高度，陷入誤區(qū)。3．（2024高考天津理綜）2024年2月2日，我國(guó)勝利將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”放射升空，標(biāo)記我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一。通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，依據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的（）A．密度B．向心力的大小C．離地高度D．線速度的大小【參考答案】CD【名師解析】依據(jù)衛(wèi)星的萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，及在地球表面旁邊，可求衛(wèi)星的軌道半徑，則離地高度可求，選項(xiàng)C正確；由于通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T，所以衛(wèi)星線速度的大小可求，選項(xiàng)D正確；因?yàn)椴恢佬l(wèi)星質(zhì)量，所以向心力的大小不行求，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；可求地球的密度，不行求衛(wèi)星的密度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤?！军c(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵駕馭萬(wàn)有引力定律的兩個(gè)重要理論：1、萬(wàn)有引力等于重力（忽視自轉(zhuǎn)），2、萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，并能敏捷運(yùn)用。4．（2024高考江蘇卷物理4）1970年勝利放射的“東方紅一號(hào)”是我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星，該衛(wèi)星至今仍沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)．如圖所示，設(shè)衛(wèi)星在近地點(diǎn)、遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度分別為v1、v2，近地點(diǎn)到地心的距離為r，地球質(zhì)量為M，引力常量為G．則（）（A） （B）（C） （D）【參考答案】B【名師解析】“東方紅一號(hào)”從近地點(diǎn)到遠(yuǎn)地點(diǎn)萬(wàn)有引力做負(fù)功，動(dòng)能減小，所以，過(guò)近地點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)的速度為，由于“東方紅一號(hào)”在橢圓上運(yùn)動(dòng)，所以，故選項(xiàng)B正確。5．（2024高考北京理綜卷18）2024年5月17日，我國(guó)勝利放射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。該衛(wèi)星（）A．入軌后可以位于北京正上方B．入軌后的速度大于第一宇宙速度C．放射速度大于其次宇宙速度D．若放射到近地圓軌道所需能量較少【參考答案】D【名師解析】由同步衛(wèi)星的特點(diǎn)和衛(wèi)星放射到越高的軌道所需的能量越大解答。由于衛(wèi)星為同步衛(wèi)星，所以入軌后肯定只能與赤道在同一平面內(nèi)，故A錯(cuò)誤；由于第一宇宙速度為衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度，所以衛(wèi)星入軌后的速度肯定小于第一宇宙速度，故B錯(cuò)誤；由于其次宇宙速度為衛(wèi)星脫離地球引力的最小放射速度，所以衛(wèi)星的放射速度肯定小于其次宇宙速度，故C錯(cuò)誤；將衛(wèi)星放射到越高的軌道克服引力所作的功越大，所以放射到近地圓軌道所需能量較小，故D正確。6．（2024江蘇高考物理）之前已運(yùn)行的“高分四號(hào)”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)．與“高分四號(hào)冶相比，下列物理量中“高分五號(hào)”較小的是（）（A）周期 （B）角速度 （C）線速度 （D）向心加速度【參考答案】A【命題意圖】本題考查萬(wàn)有引力定律、衛(wèi)星及其相關(guān)學(xué)問(wèn)點(diǎn)。【解題思路】由G=m，解得v=，由G=mrω2，解得ω=，由T=2π/ω解得T=2π；由G=ma，解得a=,因?yàn)椤案叻炙奶?hào)”軌道半徑大于，選項(xiàng)A正確BCD錯(cuò)誤。【關(guān)鍵點(diǎn)撥】：本題考查人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解題時(shí)要留意兩類軌道問(wèn)題分析方法：一類是圓形軌道問(wèn)題，利用萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，即G=m==mrω2=ma求解；一類是橢圓形軌道問(wèn)題，利用開普勒定律求解。7.（2024年11月浙江選考）如圖所示是小明同學(xué)畫的人造衛(wèi)星軌道的示意圖，則衛(wèi)星（）A、在a軌道運(yùn)動(dòng)的周期為24hB、在b軌道運(yùn)動(dòng)的速度始終不變C、在c軌道運(yùn)行的速度大小始終不變D、在c軌道運(yùn)行時(shí)受到的地球引力大小是變更的【參考答案】D【名師解析】a軌道是近地極地軌道，衛(wèi)星在a軌道運(yùn)動(dòng)的周期肯定小于24h，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；b軌道為傾斜圓軌道，衛(wèi)星在b軌道運(yùn)動(dòng)的速度大小始終不變，方向變更，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；c軌道是橢圓軌道，衛(wèi)星在c軌道運(yùn)行時(shí)受到的地球引力大小是變更的，速度大小變更，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。8.（2024高考全國(guó)理綜乙）利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上隨意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（）A.1hB.4hC.8hD.16h【參考答案】.B【名師解析】設(shè)地球半徑為R，畫出僅用三顆同步衛(wèi)星使地球赤道上隨意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通信的同步衛(wèi)星最小軌道半徑示意圖，如圖所示。由圖中幾何關(guān)系可得，同步衛(wèi)星的軌道半徑r=2R。設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期的最小值為T，則由開普勒定律可得，=，解得:T=4h,選項(xiàng)B正確。9（2024北京高考理綜）如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來(lái)在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動(dòng)量【參考答案】B【名師解析】不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)所受萬(wàn)有引力相同，由牛頓其次定律可知，在P點(diǎn)的加速度都相同，選項(xiàng)B正確。衛(wèi)星在軌道1上P點(diǎn)的速度小于衛(wèi)星在軌道2上P點(diǎn)的速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。衛(wèi)星在軌道1上不同位置所受萬(wàn)有引力不同，其加速度不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。衛(wèi)星在軌道2上不同位置速度大小雖然相同，但是方向不同，所以動(dòng)量不相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)：考查了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用10．.(2024江蘇高考物理)如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動(dòng)能、與地心連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積．下列關(guān)系式正確的有（）（A）TA>TB（B）EkA>EkB（C）SA=SB（D）【參考答案】D【名師解析】由G=mR()2，解得T=2π.由此可知，TA>TB，選項(xiàng)A正確。由G=m，Ek=mv2，解得：Ek=，由此可知，EkA<EkB，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。衛(wèi)星與地心連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積S=vR/2。由G=m，可得（vR）2=GMR，由于兩衛(wèi)星軌道半徑R不同，所以衛(wèi)星與地心連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積S不等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由開普勒定律可知，，選項(xiàng)D正確?！?年模擬再現(xiàn)】1.（2024南寧高三摸底考試）中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)軌系統(tǒng)，是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。預(yù)料2024年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋實(shí)力。如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動(dòng)，a是地球同步衛(wèi)星，則()A．衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度B．衛(wèi)星a的加速度大于b的加速度C．衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度D．衛(wèi)星b的周期等于24h【參考答案】.AD【命題意圖】本題考查萬(wàn)有引力定律和衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、第一宇宙速度及其相關(guān)的學(xué)問(wèn)點(diǎn)?！久麕熃馕觥恳罁?jù)萬(wàn)有引力等于向心力，由G=mrω2可得角速度ω=，可知軌道半徑r越大，角速度ω越小。由于a的軌道半徑大于c的軌道半徑，所以同步衛(wèi)星a的角速度小于衛(wèi)星c的角速度，選項(xiàng)A正確；由G=ma，可得向心加速度a=.。由于衛(wèi)星a的軌道半徑與衛(wèi)星b的軌道半徑相等，所以衛(wèi)星a的向心加速度等于b的向心加速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由G=m可得線速度與半徑的關(guān)系：v=，軌道半徑r越大，速率v越小。而第一宇宙速度為軌道半徑等于地球半徑是環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星速度，所以衛(wèi)星a的運(yùn)行速度肯定小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G=mr()2，可得周期T=2π，而衛(wèi)星a的軌道半徑與衛(wèi)星b的軌道半徑相等，所以衛(wèi)星b的周期等于同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期，即等于地球自轉(zhuǎn)周期24h，選項(xiàng)D正確。2.（2024天星金考卷）目前，在地球四周有很多人造地球衛(wèi)星圍著它運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑漸漸變?。粜l(wèi)星在軌道半徑漸漸變小的過(guò)程中，只受到地球引力和淡薄氣體阻力的作用，則下列推斷正確的是()A．衛(wèi)星的動(dòng)能漸漸減小B．由于地球引力做正功，引力勢(shì)能肯定減小C．由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小【參考答案】.BD【命題意圖】本題考查衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，功能關(guān)系及其相關(guān)的學(xué)問(wèn)點(diǎn)。【名師解析】衛(wèi)星在軌道半徑漸漸變小的過(guò)程中，由于地球引力做正功，引力勢(shì)能肯定減小，衛(wèi)星的動(dòng)能增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，依據(jù)功能關(guān)系，機(jī)械能（引力勢(shì)能和動(dòng)能之和）減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于衛(wèi)星的動(dòng)能增大，地球引力做的正功等于引力勢(shì)能的減小，所以衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小，選項(xiàng)D正確。3．(2024·天津六校聯(lián)考)如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A．b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度B．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度C．c加速可追上同一軌道上的b，b減速可等候同一軌道上的cD．a(chǎn)衛(wèi)星由于某種緣由，軌道半徑緩慢減小，則其機(jī)械能漸漸增大【參考答案】B【名師解析】衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，b、c的軌道半徑相等，故b、c的線速度大小相等但小于a的線速度，A錯(cuò)誤．依據(jù)萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力Geq\f(Mm,r2)＝ma，得a＝eq\f(GM,r2)，由此可知，軌道半徑越小，加速度越大，故a的向心加速度大于b、c的向心加速度，B正確．c加速，萬(wàn)有引力不夠供應(yīng)向心力，做離心運(yùn)動(dòng)，離開原軌道，所以不會(huì)與同軌道上的衛(wèi)星相遇，C錯(cuò)誤．衛(wèi)星由于某種緣由，軌道半徑緩慢減小，萬(wàn)有引力以外的力做負(fù)功，機(jī)械能減小，D錯(cuò)誤．4．(2024·湖南邵陽(yáng)月考)兩顆人造衛(wèi)星繞地球逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星1、衛(wèi)星2分別沿圓軌道、橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，圓的半徑與橢圓的半長(zhǎng)軸相等，兩軌道相交于A、B兩點(diǎn)，某時(shí)刻兩衛(wèi)星與地球在同始終線上，如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是()A．兩衛(wèi)星在圖示位置的速度v2＝v1B．兩衛(wèi)星在A處的加速度大小相等C．兩顆衛(wèi)星在A或B點(diǎn)處可能相遇D．兩衛(wèi)星恒久不行能相遇【參考答案】BD【名師解析】v2為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)速度，速度最小，v1表示做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，v1>v2，故A錯(cuò)誤；兩個(gè)軌道上的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，所受的萬(wàn)有引力產(chǎn)生加速度a＝GM/r2，加速度相同．故B正確；橢圓的半長(zhǎng)軸與圓軌道的半徑相同，依據(jù)開普勒第三定律知，兩顆衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期相等，則不會(huì)相遇，故D正確，C錯(cuò)誤．考點(diǎn)二：空間站問(wèn)題【3年真題鏈接】1．（2024海南物理·4）.2024年5月，我國(guó)第45顆北斗衛(wèi)星放射勝利。已知該衛(wèi)星軌道距地面的高度約為36000km，是“天宮二號(hào)”空間試驗(yàn)室軌道高度的90倍左右，則（）A.該衛(wèi)星的速率比“天宮二號(hào)”的大B.該衛(wèi)星的周期比“天宮二號(hào)”的大C.該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號(hào)”的大D.該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號(hào)”的大【參考答案】B【名師解析】由G=m，解得v=，由此可知第45顆北斗衛(wèi)星的速率比“天宮二號(hào)”的小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由G=mr（）2，解得T=2π，由此可知第45顆北斗衛(wèi)星的周期比“天宮二號(hào)”的大，選項(xiàng)B正確；由G=mω2r，解得ω=，由此可知第45顆北斗衛(wèi)星的角速度比“天宮二號(hào)”的小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G=ma，解得a=，由此可知第45顆北斗衛(wèi)星的加速度比“天宮二號(hào)”的小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2，（2024全國(guó)III卷·14）2024年4月，我國(guó)勝利放射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間試驗(yàn)室完成了首次交會(huì)對(duì)接，對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來(lái)的軌道（可視為圓軌道）運(yùn)動(dòng)。與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比，組合體運(yùn)行的（）A．周期變大 B．速率變大 C．動(dòng)能變大 D．向心加速變大【參考答案】C【名師解析】由萬(wàn)有引力等于向心力可得：組合體運(yùn)行周期，運(yùn)行速率，運(yùn)行的加速度。由于對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來(lái)的軌道運(yùn)動(dòng)，軌道半徑R不變，所以組合體運(yùn)行的T不變，速率v不變，向心加速度a不變，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤；依據(jù)動(dòng)能的公式，可知，速率不變，組合體質(zhì)量變大，故動(dòng)能變大，選項(xiàng)C正確?！?年模擬再現(xiàn)】1.（2024年1月湖北黃岡調(diào)研）據(jù)報(bào)道，2024年我國(guó)首顆“人造月亮”將完成從放射、入軌、綻開到照明的整體系統(tǒng)演示驗(yàn)證。“人造月亮”是一種攜帶大型空間反射鏡的人造空間照明衛(wèi)星，將部署在距離地球500km以內(nèi)的低地球軌道上，其亮度是月球亮度的8倍，可為城市供應(yīng)夜間照明。假設(shè)“人造月亮”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則“人造月亮”在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)（）A．“人造月亮”的線速度等于第一宇宙速度B．“人造月亮”的角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度C．“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．“人造月亮”的公轉(zhuǎn)周期大于月球繞地球運(yùn)行的周期【參考答案】B【名師解析】依據(jù)第一宇宙速度的意義可知，繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星的線速度等于第一宇宙速度，由G=m可得v=，“人造月亮”在距離地球500km以內(nèi)的低地球軌道上運(yùn)動(dòng)，r>R,，其“人造月亮”的線速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由G=mrω2可得ω=。由于“人造月亮”繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r遠(yuǎn)小于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，所以“人造月亮”的角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度，選項(xiàng)B正確；由G=ma和G=mg可知，“人造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G=mr()2可得T=2π。由于“人造月亮”繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r遠(yuǎn)小于月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，所以“人造月亮”繞地球運(yùn)動(dòng)的周期小于月球繞地球運(yùn)行的周期，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【名師點(diǎn)評(píng)】本題以即將放射的“人造月亮”為情景，意在考查敏捷運(yùn)用萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力分析解決問(wèn)題的實(shí)力。解答衛(wèi)星相關(guān)問(wèn)題時(shí)，若涉及線速度，其向心力可用公式F=m；若涉及角速度，其向心力可用公式F=mrω2；若涉及周期，其向心力可用公式F=mr()2。預(yù)料考點(diǎn)一：衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)【2年模擬再現(xiàn)】1.（2024安徽名校才智聯(lián)盟5月模擬）在放射人造衛(wèi)星時(shí)，可利用地球的自轉(zhuǎn)讓衛(wèi)星放射前就獲得相對(duì)地心的速度，設(shè)地球表面的重力加速度在兩極的大小為go，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，將地球視為質(zhì)量勻稱分布的球體，則衛(wèi)星利用地球自轉(zhuǎn)能獲得相對(duì)地心的最大速度為（）A. B. C. D.【參考答案】A

【名師解析】地球表面兩極處的物體

①

而赤道處的物體受力滿意

②

由①②兩式可解得地球半徑為：R=

故赤道處物體線速度大小為：v=Rω==

所以A正確，BCD錯(cuò)誤

2.（2024湖南懷化期中聯(lián)考）2024年6月19號(hào)，長(zhǎng)征三號(hào)乙遙二十八火箭放射中星9A衛(wèi)星過(guò)程中出現(xiàn)變故，由于運(yùn)載火箭的異樣，致使衛(wèi)星沒有依據(jù)原安排進(jìn)入預(yù)定軌道。經(jīng)過(guò)航天測(cè)控人員的協(xié)作和努力，通過(guò)多次軌道調(diào)整，衛(wèi)星勝利變軌進(jìn)入同步衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星變軌原理圖如圖所示，衛(wèi)星從橢圓軌道Ⅰ遠(yuǎn)地點(diǎn)Q變更速度進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ，P點(diǎn)為橢圓軌道近地點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A.衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運(yùn)行時(shí)，在P點(diǎn)的速度等于在Q點(diǎn)的速度B.衛(wèi)星耗盡燃料后，在微小阻力的作用下，機(jī)械能減小，軌道半徑變小，動(dòng)能變小C.衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點(diǎn)加速度大于在同步軌道Ⅱ的Q點(diǎn)的加速度D.衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點(diǎn)速度小于在同步軌道Ⅱ的Q點(diǎn)的速度【參考答案】.D【名師解析】解析：依據(jù)衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能保持不變，可知衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ運(yùn)行時(shí)，在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衛(wèi)星耗盡燃料后，在微小阻力的作用下，機(jī)械能減小，軌道半徑變小，重力勢(shì)能減小，但是速度變大，動(dòng)能變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在同一Q點(diǎn)，衛(wèi)星所受萬(wàn)有引力相同，依據(jù)牛頓其次定律，衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點(diǎn)加速度等于在同步軌道Ⅱ的Q點(diǎn)的加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)須要增大速度，才能變軌到同步軌道Ⅱ，所以衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ的Q點(diǎn)速度小于在同步軌道Ⅱ的Q點(diǎn)的速度，選項(xiàng)D正確。3.（2024成都一診）2024年8月16日，我國(guó)勝利放射世界首顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，該衛(wèi)星的放射將使我國(guó)在國(guó)際上領(lǐng)先實(shí)現(xiàn)高速量子通信，初步構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)?！澳犹?hào)”衛(wèi)星的質(zhì)量為m（約64okg），運(yùn)行在高度為h（約500km）的極地軌道上，假定該衛(wèi)星的軌道是圓，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R。則關(guān)于運(yùn)行在軌道上的該衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是（）A．運(yùn)行的速度大小為B．運(yùn)行的向心加速度大小為gC．運(yùn)行的周期為2πD．運(yùn)行的動(dòng)能為【參考答案】D【命題意圖】本題考查萬(wàn)有引力定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能及其相關(guān)的學(xué)問(wèn)點(diǎn)?！久麕熃馕觥坑扇f(wàn)有引力等于向心力，G=m，在地球表面，萬(wàn)有引力等于重力，G=mg，聯(lián)立解得衛(wèi)星運(yùn)行的速度：v=，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)牛頓其次定律，由萬(wàn)有引力等于向心力，G=ma，G=mg，聯(lián)立解得向心加速度a=，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由萬(wàn)有引力等于向心力，G=m(R+h)()2，在地球表面，萬(wàn)有引力等于重力，G=mg，聯(lián)立解得衛(wèi)星運(yùn)行的周期：T=2π，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；衛(wèi)星運(yùn)行的動(dòng)能Ek=mv2=，選項(xiàng)D正確。（）bB.abbb【命題意圖】本題考查萬(wàn)有引力定律、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)的學(xué)問(wèn)點(diǎn)，意在考查系理解和運(yùn)用相關(guān)學(xué)問(wèn)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力?！久麕熃馕觥康厍?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)引供應(yīng)衛(wèi)周運(yùn)的心即：Gma,解得：bGma可知，bGm可得v=abBC5(2024·銀川市高三聯(lián)考)我國(guó)首顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星于2024年8月16日1點(diǎn)40分勝利放射。量子衛(wèi)星勝利運(yùn)行后，我國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)試驗(yàn)體系。假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面，如圖所示。已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn)，由此可知()A.同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為eq\f(n3,m3)B.同步衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為eq\f(1,n)C.量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為eq\f(n,m)D.量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為eq\r(\f(n3,m))【參考答案】D【名師解析】由開普勒第三定律eq\f(Req\o\al(3,同),Req\o\al(3,量))＝eq\f(Teq\o\al(2,同),Teq\o\al(2,量))可知，eq\f(Teq\o\al(2,同),Teq\o\al(2,量))＝eq\f(n3,m3)，可知同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為eq\r(\f(n3,m3))，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，由v＝ωr＝eq\f(2π,T)r可得同步衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為v同∶vP＝n∶1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)解得v＝eq\r(\f(GM,r))，量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為eq\f(v量,v同)＝eq\r(\f(R同,R量))＝eq\r(\f(n,m))，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為eq\f(v量,vP)＝eq\f(v量,v同)·eq\f(v同,vP)＝eq\r(\f(n3,m))，選項(xiàng)D正確。6.（2024沈陽(yáng)東北育才學(xué)校模擬8）某人造地球衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，已知衛(wèi)星在近地點(diǎn)的速率為v1、加速度大小為a1、到地心距離為r1，衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率為v2、加速度大小為a2、到地心距離為r2．則（）A.a1＜a2B.a1r1＞v12 C..a2r2＞v22D.v1r1=v2r2【參考答案】CD

【名師解析】衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中，只受萬(wàn)有引力作用，由牛頓其次定律有，可得加速度，由于r1＜r2，故a1＞a2，故A錯(cuò)誤；若衛(wèi)星從近地點(diǎn)起先做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于做向心運(yùn)動(dòng)，則軌道半徑為r1，線速度小于v1，所以有，同理若衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)起先做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則相當(dāng)于做離心運(yùn)動(dòng)，線速度大于v2，同理有，故B錯(cuò)誤，C正確；

D．在近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)選一相同的、很短的時(shí)間間隔△t，則依據(jù)開普勒其次定律有，可得v1r1=v2r2，故D正確。【關(guān)鍵點(diǎn)撥】。

衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)萬(wàn)有引力與向心力不等，依據(jù)萬(wàn)有引力的大小，通過(guò)牛頓其次定律得出結(jié)論；衛(wèi)星在近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，須要的向心力大于供應(yīng)的力，衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)做向心運(yùn)動(dòng)，須要的向心力小于供應(yīng)的力；依據(jù)開普勒其次定律分析D選項(xiàng)。解決本題的關(guān)鍵知道在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)萬(wàn)有引力不等于向心力，不能依據(jù)萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力求出，要依據(jù)軌道變換的原理進(jìn)行分析；駕馭開普勒其次定律的應(yīng)用。【1年仿真原創(chuàng)】1.如圖所示，A是靜止在赤道上的物體，B、C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星。B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星。則以下推斷正確的是()A.衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B.A、B的線速度大小關(guān)系為vA＞vBC.周期大小關(guān)系為TA＝TC＞TBD.若衛(wèi)星B要靠近C所在軌道，須要先加速【參考答案】CD【名師解析】第一宇宙速度為近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，為最大環(huán)繞速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；A、C相比較，角速度相等，由v＝ωr，可知vA＜vC，依據(jù)衛(wèi)星的線速度公式v＝eq\r(\f(GM,r))得vC＜vB，則vA＜vC＜vB，故B錯(cuò)誤；衛(wèi)星C為同步地球衛(wèi)星，所以TA＝TC，再依據(jù)v＝eq\r(\f(GM,r))，T＝eq\f(2πr,v)得：衛(wèi)星的周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，可知TC＞TB，所以TA＝TC＞TB，故C正確；衛(wèi)星要想從低軌道到達(dá)高軌道，須要加速做離心運(yùn)動(dòng)，故D正確。2.2024年初，《流浪地球》的熱映激起了人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的廣泛關(guān)注。木星的質(zhì)量是地球的317.89倍，已知木星的一顆衛(wèi)星甲的軌道半徑和地球的衛(wèi)星乙的軌道半徑相同，且它們均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）A．衛(wèi)星甲的周期可能大于衛(wèi)星乙的周期B．衛(wèi)星甲的線速度可能小于衛(wèi)星乙的線速度C．衛(wèi)星甲的向心加速度肯定大于衛(wèi)星乙的向心加速度D．衛(wèi)星甲所受的萬(wàn)有引力肯定大于衛(wèi)星乙所受的萬(wàn)有引力【參考答案】C【命題意圖】本題以熱播電影《流浪地球》切入，考查考查萬(wàn)有引力定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)和向心力公式及其相關(guān)學(xué)問(wèn)點(diǎn)?！窘忸}思路】由G=mr（）2可得：T=2π，由于木星質(zhì)量M大于地球質(zhì)量，所以木星的衛(wèi)星甲的周期小于地球衛(wèi)星乙的周期，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由G=m）2可得：v=，由于木星質(zhì)量M大于地球質(zhì)量，所以木星的衛(wèi)星甲的線速度小于地球衛(wèi)星乙的線速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由G=ma解得：a=G，由于木星質(zhì)量M大于地球質(zhì)量，所以木星的衛(wèi)星甲的向心加速度大于地球衛(wèi)星乙的向心加速度，選項(xiàng)C正確；由于題述沒有給出兩顆衛(wèi)星質(zhì)量的關(guān)系，不能確定兩顆衛(wèi)星所受萬(wàn)有引力的關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！痉椒w納】對(duì)于衛(wèi)星圍繞天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，一般采納萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力列方程解答。比較兩個(gè)天體的相關(guān)物理量，采納比值法解答簡(jiǎn)便。預(yù)料考點(diǎn)二：空間站【2年模擬再現(xiàn)】1．（6分）（2024陜西榆林四模）我國(guó)是少數(shù)幾個(gè)駕馭飛船對(duì)接技術(shù)的國(guó)家之一，為了實(shí)現(xiàn)神舟飛船與天宮號(hào)空間站順當(dāng)對(duì)接，詳細(xì)操作應(yīng)為（）A．飛船與空間站在同一軌道上且沿相反方向做圓周運(yùn)動(dòng)接觸后對(duì)接 B．空間站在前、飛船在后且兩者沿同一方向在同一軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，在合適的位置飛船加速追上空間站后對(duì)接 C．空間站在高軌道，飛船在低軌道且兩者同向飛行，在合適的位置飛船加速追上空間站后對(duì)接 D．飛船在前、空間站在后且兩者在同一軌道同向飛行，在合適的位置飛船減速然后與空間站對(duì)接【參考答案】C【名師解析】飛船在軌道上高速運(yùn)動(dòng)，假如在同軌道上沿相反方向運(yùn)動(dòng)，則最終會(huì)撞擊而不是勝利對(duì)接，故A錯(cuò)誤；兩者在同軌道上，飛船加速后做離心運(yùn)動(dòng)，則飛船的軌道抬升，故不能實(shí)行同軌道加速對(duì)接，故B錯(cuò)誤；飛船在低軌道加速做離心運(yùn)動(dòng)，在合適的位置，飛船追上空間站實(shí)現(xiàn)對(duì)接，故C正確；兩者在同一軌道飛行時(shí)，飛船突然減速做近心運(yùn)動(dòng)，飛船的軌道高度要降低，故不行能與同軌道的空間站實(shí)現(xiàn)對(duì)接，故D錯(cuò)誤。2.（2024遼寧沈陽(yáng)一模）“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”空間試驗(yàn)室自動(dòng)交會(huì)對(duì)接前的示意圖如圖所示，圓形軌道I為“天宮二號(hào)”運(yùn)行軌道，圓形軌道II為“神舟十一號(hào)”運(yùn)行軌道。此后“神舟十一號(hào)”要進(jìn)行多次變軌，才能實(shí)現(xiàn)與“天宮二號(hào)”的交會(huì)對(duì)接，則：（）A.“天宮二號(hào)”在軌道I的運(yùn)行速率大于“神舟十一號(hào)”在軌道II上運(yùn)行速率B.“神舟十一號(hào)”由軌道II變軌到軌道I須要減速C.“神舟十一號(hào)”為實(shí)現(xiàn)變軌須要向后噴出氣體D.“神舟十一號(hào)”變軌后比變軌前機(jī)械能削減【參考答案】C【名師解析】由題可知，萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，即，則，由于“天宮二號(hào)”的軌道半徑大，可知其速率小，則A錯(cuò)誤；“神舟十一號(hào)”由軌道II變軌到軌道I須要加速做離心運(yùn)動(dòng)，要向后噴出氣體，速度變大，發(fā)動(dòng)機(jī)做正功，使其機(jī)械能增加，故選項(xiàng)C正確，BD錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)睛】本題考查了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用，解決本題的關(guān)鍵駕馭變軌的原理，以及駕馭萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力這一理論，并能敏捷運(yùn)用。3．（2024江蘇淮安宿遷質(zhì)檢）2024年4月,我國(guó)第一艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)順當(dāng)升空，隨后與天宮二號(hào)交會(huì)對(duì)接．假設(shè)天舟一號(hào)從B點(diǎn)放射經(jīng)過(guò)橢圓軌道運(yùn)動(dòng)到天宮二號(hào)的圓軌道上完成交會(huì)，如圖所示．已知天宮二號(hào)的軌道半徑為r，天舟一號(hào)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期為T，A、B兩點(diǎn)分別為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)，地球半徑為R，引力常量為G．則（）A．天宮二號(hào)的運(yùn)行速度小于7.9km/sB．天舟一號(hào)的放射速度大于11.2km/sC．依據(jù)題中信息可以求出地球的質(zhì)量D．天舟一號(hào)在A點(diǎn)的速度大于天宮二號(hào)的運(yùn)行速度天舟一號(hào)天舟一號(hào)地球天宮二號(hào)AB【參考答案】AC【名師解析】由G=m可得線速度與半徑的關(guān)系：v=，軌道半徑r越大，速率v越小。第一宇宙速度7.9km/s是近地面衛(wèi)星（軌道半徑等于地球半徑）的運(yùn)行速度，而天宮二號(hào)軌道半徑大于地球半徑，所以天宮二號(hào)的運(yùn)行速度小于7.9km/s，選項(xiàng)A正確；11.2km/s（其次宇宙速度）是放射脫離地球引力范圍圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星的速度，而天舟一號(hào)是圍繞地球運(yùn)動(dòng)的，所以天舟一號(hào)的放射速度小于11.2km/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)題中信息可知，天舟一號(hào)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸為a=（R+r），利用開普勒定律：=，可得天宮二號(hào)繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T’，再由G=mr()2，可以求出地球的質(zhì)量M