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2025版高考物理全程一轮复习第五章万有引力与航天第二讲人造卫星宇宙速度课件
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这是一份2025版高考物理全程一轮复习第五章万有引力与航天第二讲人造卫星宇宙速度课件，共41页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，答案C，匀速圆周，万有引力，赤道平面，答案ACD，答案B，答案D等内容，欢迎下载使用。
考点一 宇宙速度【必备知识·自主落实】1．宇宙速度
2.宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动．(2)7.9 km/s
解析：巡天望远镜没有脱离地球的引力，所以发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；任何卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，故B错误；巡天望远镜与空间站在相同轨道上近距离共轨飞行，所以运行时离地面高度与空间站相等，故C正确；巡天望远镜如果在同一轨道加速，则做离心运动，会到更高的轨道，无法与空间站对接，故D错误．故选C.
3．天问一号从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号( )A．发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B．从P点转移到Q点的时间小于6个月C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
考点二 卫星运行参量的分析【必备知识·自主落实】1．天体(卫星)运行问题分析将天体或卫星的运动看成________运动，其所需向心力由________提供．
2．人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星的轨道是赤道轨道．(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖．(2)静止卫星轨道平面与________共面，且与地球自转的方向相同．
【关键能力·思维进阶】1．物理量随轨道半径变化的规律
2．地球静止卫星的特点：六个“一定”
考向1 卫星运行参量与轨道半径的关系例 1 [2023·江苏卷]设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相比，一定相等的是( )A．质量 B．向心力大小C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小
例 2 (多选) [2023·海南卷]如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是( )A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速B．飞船在1轨道的周期大于2轨道的C．飞船在1轨道的速度大于2轨道的D．飞船在1轨道的加速度大于2轨道的
解析：卫星从低轨道向高轨道变轨时，需要点火加速，A对；由“高轨低速大周期”的卫星运动规律可知，飞船在1轨道上的线速度、角速度、向心加速度均大于在2轨道上的，周期小于在2轨道上的，B错，C、D对．
考向2 地球静止卫星例 3 我国北斗卫星导航系统第41颗和第49颗卫星已完成在轨测试、入网评估等工作，并正式入网工作．第41颗卫星为地球静止卫星，第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107 m，运行周期都等于地球的自转周期24 h.倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示．
已知万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，下列说法中正确的是( )A．地球静止卫星可能经过北京上空B．根据题目数据可估算出地球的质量C．倾斜地球同步轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度D．倾斜地球同步轨道卫星一天经过赤道上同一位置一次
考点三 卫星的变轨和对接问题【关键能力·思维进阶】1．三种运行情况
考向1 卫星变轨问题中各物理量的比较例 5 [2024·山东泰安高三统考] 北京时间2023年2月23日19时49分，我国首颗超百Gbps容量的高通量卫星——中星26号搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心起飞，随后卫星进入预定轨道，发射任务取得圆满成功．该卫星预计定点于东经125°，配置Ka频段载荷，主要覆盖我国全境及周边地区．
假设该卫星发射后先绕地球表面做匀速圆周运动，之后通过转移轨道Ⅰ进入离地较远的圆轨道，在圆轨道上绕行一段时间后，再通过地球同步转移轨道Ⅱ转移到目标轨道，同时定点于东经125°，下列说法正确的是( )A．卫星在转移轨道Ⅰ远地点的加速度小于转移轨道Ⅱ近地点的加速度B．卫星整个运动过程中，引力势能的增加量小于动能的减少量C．该卫星在不同圆轨道上与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同D．卫星整个运动过程中，速度的最大值大于第一宇宙速度
例 6 2021年1月，“天通一号”03星发射成功．发射过程简化为如图所示：火箭先把卫星送上轨道1(椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点)后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2(圆轨道)；卫星最后变轨到轨道3(同步圆轨道)．轨道1、2相切于P点，轨道2、3相交于M、N两点．忽略卫星质量变化，下列说法正确的是( )A．卫星在三个轨道上的周期T3>T2>T1B．卫星在三个轨道上的机械能E3＝E2>E1C．由轨道1变至轨道2，卫星在P点向前喷气D．轨道1在Q点的线速度小于轨道3的线速度
考向2 飞船对接问题例 7 [2024·辽宁葫芦岛一模]2022年11月12日10时03分，天舟五号与空间站天和核心舱成功对接，此次发射任务从点火发射到完成交会对接，全程仅用2个小时，创世界最快交会对接纪录，标志着我国航天交会对接技术取得了新突破．在交会对接的最后阶段，天舟五号与空间站处于同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均视为圆周．要使天舟五号在同一轨道上追上空间站实现对接，天舟五号喷射燃气的方向可能正确的是( )
典例1 长篇科幻小说《三体》中设想构建太空电梯，与生活中的普通电梯十分相似．只需要在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长且足够结实的“绳索”将其与地面相连，宇航员、乘客以及货物可以通过像电梯轿厢一样的升降舱沿绳索直入太空．如图乙所示，假设有一长度为r的太空电梯连接地球赤道上的固定基地与同步空间站a(相对地球静止)，卫星b与同步空间站a的运行方向相同，其轨道半径比同步轨道半径大．某时刻二者距离最近，再经过时间t之后，a、b再次相距最近．
考点一 宇宙速度【必备知识·自主落实】1．宇宙速度
2.宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动．(2)7.9 km/s
解析：巡天望远镜没有脱离地球的引力，所以发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；任何卫星的运行速度都不大于第一宇宙速度，故B错误；巡天望远镜与空间站在相同轨道上近距离共轨飞行，所以运行时离地面高度与空间站相等，故C正确；巡天望远镜如果在同一轨道加速，则做离心运动，会到更高的轨道，无法与空间站对接，故D错误．故选C.
3．天问一号从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号( )A．发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B．从P点转移到Q点的时间小于6个月C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
考点二 卫星运行参量的分析【必备知识·自主落实】1．天体(卫星)运行问题分析将天体或卫星的运动看成________运动，其所需向心力由________提供．
2．人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星的轨道是赤道轨道．(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖．(2)静止卫星轨道平面与________共面，且与地球自转的方向相同．
【关键能力·思维进阶】1．物理量随轨道半径变化的规律
2．地球静止卫星的特点：六个“一定”
考向1 卫星运行参量与轨道半径的关系例 1 [2023·江苏卷]设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相比，一定相等的是( )A．质量 B．向心力大小C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小
例 2 (多选) [2023·海南卷]如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是( )A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速B．飞船在1轨道的周期大于2轨道的C．飞船在1轨道的速度大于2轨道的D．飞船在1轨道的加速度大于2轨道的
解析：卫星从低轨道向高轨道变轨时，需要点火加速，A对；由“高轨低速大周期”的卫星运动规律可知，飞船在1轨道上的线速度、角速度、向心加速度均大于在2轨道上的，周期小于在2轨道上的，B错，C、D对．
考向2 地球静止卫星例 3 我国北斗卫星导航系统第41颗和第49颗卫星已完成在轨测试、入网评估等工作，并正式入网工作．第41颗卫星为地球静止卫星，第49颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它们的轨道半径约为4.2×107 m，运行周期都等于地球的自转周期24 h.倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示．
已知万有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，下列说法中正确的是( )A．地球静止卫星可能经过北京上空B．根据题目数据可估算出地球的质量C．倾斜地球同步轨道卫星的运行速度大于第一宇宙速度D．倾斜地球同步轨道卫星一天经过赤道上同一位置一次
考点三 卫星的变轨和对接问题【关键能力·思维进阶】1．三种运行情况
考向1 卫星变轨问题中各物理量的比较例 5 [2024·山东泰安高三统考] 北京时间2023年2月23日19时49分，我国首颗超百Gbps容量的高通量卫星——中星26号搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心起飞，随后卫星进入预定轨道，发射任务取得圆满成功．该卫星预计定点于东经125°，配置Ka频段载荷，主要覆盖我国全境及周边地区．
假设该卫星发射后先绕地球表面做匀速圆周运动，之后通过转移轨道Ⅰ进入离地较远的圆轨道，在圆轨道上绕行一段时间后，再通过地球同步转移轨道Ⅱ转移到目标轨道，同时定点于东经125°，下列说法正确的是( )A．卫星在转移轨道Ⅰ远地点的加速度小于转移轨道Ⅱ近地点的加速度B．卫星整个运动过程中，引力势能的增加量小于动能的减少量C．该卫星在不同圆轨道上与地心的连线在相同时间内扫过的面积相同D．卫星整个运动过程中，速度的最大值大于第一宇宙速度
例 6 2021年1月，“天通一号”03星发射成功．发射过程简化为如图所示：火箭先把卫星送上轨道1(椭圆轨道，P、Q是远地点和近地点)后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2(圆轨道)；卫星最后变轨到轨道3(同步圆轨道)．轨道1、2相切于P点，轨道2、3相交于M、N两点．忽略卫星质量变化，下列说法正确的是( )A．卫星在三个轨道上的周期T3>T2>T1B．卫星在三个轨道上的机械能E3＝E2>E1C．由轨道1变至轨道2，卫星在P点向前喷气D．轨道1在Q点的线速度小于轨道3的线速度
考向2 飞船对接问题例 7 [2024·辽宁葫芦岛一模]2022年11月12日10时03分，天舟五号与空间站天和核心舱成功对接，此次发射任务从点火发射到完成交会对接，全程仅用2个小时，创世界最快交会对接纪录，标志着我国航天交会对接技术取得了新突破．在交会对接的最后阶段，天舟五号与空间站处于同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均视为圆周．要使天舟五号在同一轨道上追上空间站实现对接，天舟五号喷射燃气的方向可能正确的是( )
典例1 长篇科幻小说《三体》中设想构建太空电梯，与生活中的普通电梯十分相似．只需要在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种足够长且足够结实的“绳索”将其与地面相连，宇航员、乘客以及货物可以通过像电梯轿厢一样的升降舱沿绳索直入太空．如图乙所示，假设有一长度为r的太空电梯连接地球赤道上的固定基地与同步空间站a(相对地球静止)，卫星b与同步空间站a的运行方向相同，其轨道半径比同步轨道半径大．某时刻二者距离最近，再经过时间t之后，a、b再次相距最近．
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