2025年高三物理专题复习--卫星和宇宙速度（共43张ppt）

(共43张PPT)
人造卫星
宇宙速度
展望未来
怀揣梦想
拼搏 / 奋斗 / 挑战 / 超越
PPT下载 http:///xiazai/
不同轨道卫星参量 宇宙速度
01
同步卫星
02
“三体”运动比较
03
不同轨道卫星参量 宇宙速度
01
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
知识回顾
3．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律
知识点2 宇宙速度
夯基·必备基础知识
1．北京时间2022年11月17日16时50分，航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务。太空舱距地面高约，根据西游记关于“天庭”的描述，可推算出“天庭”绕地心运动一周约，假如“天庭”真实存在，且“天庭”和“太空舱”均绕地心做匀速圆周运动，地球可视为半径约的均匀球体，则（ ）
A．漂浮在舱外的航天员加速度等于零
B．若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会立即高速离开航天员
C．“天庭”运行的线速度比“太空舱”小
D．“天庭”受地球的引力比“太空舱”小
考向1 不同轨道卫星参量
提升·必备题型归纳
C
考向1 不同轨道卫星参量
提升·必备题型归纳
【答案】C
【详解】A．漂浮在舱外的航天员围绕地球做圆周运动，一定有向心加速度，其加速度一定不为零，故A错误；
B．工具在被释放前，与蔡旭哲保持相对静止，根据牛顿第一定律可知蔡旭哲自由释放手中的工具后，工具还是和蔡旭哲保持相对静止，故B错误；
C．根据题意可知，“天宫”空间站绕地心一周运动的路程约可知，“天宫”空间站的轨道半径小于“天庭”的轨道半径，根据万有引力提供向心力有解得可知，“天庭”相对于“天宫”线速度更小，故C正确；
D．由于不知道“天庭”和“天宫”的质量关系，无法判断二者受地球引力大小关系，故D错误。
故选C。
(2023·高考江苏卷)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
C
2．太阳系外行星和行星可能适宜人类居住，半径是半径的，若分别在和距地面高为处水平抛出小球，小球平抛运动水平位移随抛出速度函数图像如图所示，忽略空气阻力，忽略行星自转。下列判断正确的是（　　）
A．行星和行星的第一宇宙速度之比为
B．行星和行星的第一宇宙速度之比为
C．行星和行星的密度之比为2：1
D．行星和行星的密度之比为1:3
考向2 宇宙速度
提升·必备题型归纳
A
考向2 宇宙速度
提升·必备题型归纳
【答案】A
【详解】AB．平抛运动水平位移竖直方向做匀变速运动所以水平位移x随抛出速度函数图像斜率，所以第一宇宙速度，故A正确，B错误；
CD．星球表面的重力加速度则所以故CD错误。故选A。
同步卫星
02
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
同步卫星的6个“一定”:
知识点 同步卫星的特点
夯基·必备基础知识
3．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，其中北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，它的轨道半径约为4.2×107m。第44颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，运行周期等于地球的自转周期24h。两种同步卫星的绕行轨道都为圆轨道。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。已知引力常量。下列说法中正确的是（　　）
A．两种同步卫星都可能经过北京上空
B．倾斜地球同步轨道卫星一天2次经过赤道正上方同一位置
C．根据题目数据可估算出第44颗卫星的质量
D．任意12小时内，万有引力对第41颗卫星冲量的大小和对
第44颗卫星冲量的大小相等
提升·必备题型归纳
考向 同步卫星的特点应用
B
提升·必备题型归纳
考向1 对牛顿第二定律的理解
【答案】B
【详解】A．倾斜地球同步轨道卫星可能经过北京上空，而地球同步轨道卫星不能经过北京上空，故A错误；
B．倾斜地球同步轨道卫星周期为24h，如果开始时位于南半球上方，则一天之内倾斜地球同步轨道卫星会跨过赤道某点上方到达北半球上方，然后再次跨过赤道上同一点上方回到南半球上方，故2次经过赤道正上方同一位置，故B正确；
C．由于两种卫星的周期相等，都是24h，故根据可得质量代入数据即只可求出地球质量，故C错误；
D．两卫星的线速度大小相等，设为，相等任意12小时内，万有引力使两颗卫星的速度改变180°，速度变化量大小为，根据动量定理可知，虽然速度变化量大小相等，但两星质量不一定相等，故地球对第41颗卫星冲量的大小和对第44颗卫星冲量的大小不一定相等，故D错误。故B正确。
“三体”运动比较
03
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
知识点 近地、同步卫星和赤道上物体运动的比较
夯基·必备基础知识
夯基·必备基础知识
知识点 近地、同步卫星和赤道上物体运动的比较
夯基·必备基础知识
知识点 近地、同步卫星和赤道上物体运动的比较
夯基·必备基础知识
知识点 近地、同步卫星和赤道上物体运动的比较
【大本P56例3】 (2024·广东茂名市二模)如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动，则(　　)
A.a、b、c、d中，a的加速度最大
B.a、b、c、d中，b的线速度最大
C.a、b、c、d中，c的周期最大
D.a、b、c、d中，d的角速度最大
B
4．电影《流浪地球2》中的太空电梯令人震撼。太空电梯的结构设计如图所示，地球半径约为6400km，太空电梯空间站位于离地面约36000km的地球同步轨道上，其上方约54000km高度处有平衡锤，空间站上、下方均用缆绳分别连接平衡锤和地面基站，运载舱与缆绳间的作用力可忽略。下列说法正确的是（　　）
A．地面基站可以建设在成都周边
B．连接空间站的上、下两根缆绳对空间站作用力的合力为零
C．平衡锤、空间站的加速度、与地球表面重力加速度g的大小关系为
D．若运载舱悬停在地球表面附近，则运载舱的线速度恰好等于地球的第一宇宙速度
提升·必备题型归纳
B
考向 近地、同步卫星和赤道上物体运动的比较
提升·必备题型归纳
考向 近地、同步卫星和赤道上物体运动的比较
【答案】B
【详解】A．根据题意可知缆绳相对地面静止，则整个同步轨道一定在赤道正上方，所以地面基站不可能建立在成都周边，故A错误；
B．由于太空电梯空间站处于地球同步轨道上，可知地球对它的万有引力刚好提供其绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，则连接空间站的上、下两根缆绳对空间站的拉力大小相等，方向相反，合力为0，故B正确；
C．对于太空电梯空间站，地球对它的万有引力刚好提供向心力，则有又可得根据，可得联立可知平衡锤、空间站的加速度与地球表面重力加速度的大小关系为故C错误；
D．同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度，运载舱停在地球表面附近时，其角速度与同步卫星角速度相同，由可知，其运行速度小于同步卫星的运动速度，故运载舱的线速度小于第一宇宙速度，故D错误。故选B。
卫星的变轨问题
01
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
知识点1 两类变轨的起因
夯基·必备基础知识
夯基·必备基础知识
知识点2 变轨前后各运行物理参量的比较
夯基·必备基础知识
知识点2 变轨前后各运行物理参量的比较
夯基·必备基础知识
知识点2 变轨前后各运行物理参量的比较
1．2023年11月1日，我国在太原卫星发射中心使用“长征六号”运载火箭，成功将“天绘五号”卫星发射升空，卫星发射并进入轨道是一个复杂的过程，如图所示，发射卫星时先将卫星发射至近地轨道，在近地轨道的A点调整速度进入转移轨道，在转移轨道上的远地点B调整速度后进入目标轨道；已知引力常量为G，地球质量为M，近地轨道半径为，目标轨道半径为，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在转移轨道上运动经过A点时的线速度大小为
B．卫星在转移轨道上从A点运动到B点的过程中，引力做负功，机械能守恒
C．卫星在近地轨道上A点需要点火向前喷气才能进入转移轨道
D．卫星在转移轨道上经过B点时的加速度大于在目标轨道上经过B点时的加速度
考向 变轨前后各运行物理参量的比较
提升·必备题型归纳
B
考向 变轨前后各运行物理参量的比较
提升·必备题型归纳
【答案】B
【详解】A．卫星在转移轨道上运动经过A点时做离心运动，线速度大小大于，故A错误；
B．卫星在转移轨道上从A点运动到B点的过程中，速度逐渐减小，引力做负功，只有万有引力做功，机械能守恒，故B正确；
C．卫星在近地轨道上A点需要点火向后喷气才能加速度，做离心运动进入转移轨道，故C错误；
D．卫星在同一点时，万有引力相等，根据牛顿第二定律可知卫星在转移轨道上经过B点时的加速度等于在目标轨道上经过B点时的加速度，故D错误。故选B。
天体追及相遇问题
02
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
绕同一中心天体，在同一轨道平面内不同高度上同向运行的卫星，因运行周期的不同，两颗卫星有时相距最近，有时又相距最远，这就是天体中的“追及相遇”问题。
夯基·必备基础知识
知识点 天体追及相遇问题基本规律
2．三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B的运行周期为T2，则下列说法正确的是（　　）
A．A加速可直接追上同一轨道上的C
B．经过时间，A、B第一次相距最远
C．A、C向心加速度大小相等，且大于B的向心加速度
D．在相同时间内，C与地心连线扫过的面积等于B与地心连线扫过的面积
提升·必备题型归纳
考向 天体追及相遇问题基本规律的应用
B
提升·必备题型归纳
考向 天体追及相遇问题基本规律的应用
【答案】B
【详解】A．A加速将做离心运动脱离原轨道，则不能追上同一轨道上的C，选项A错误；
B．A、B第一次相距最远时经过时间选项B正确；
C．根据可得，A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度，选项C错误；
D．卫星B和卫星C不在同一轨道上，则在相同时间内，C与地心连线扫过的面积不等于B与地心连线扫过的面积，选项D错误。故选B。
双星和多星问题
03
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
(1)模型构建：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图所示。
夯基·必备基础知识
知识点1 双星模型
夯基·必备基础知识
知识点1 双星模型
(1)模型构建：所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同。
(2)三星模型：①三颗星体位于同一直线上，两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同一半径为R的圆形轨道上运行(如图甲所示)。
②三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示)。　
夯基·必备基础知识
知识点2 多星模型
(3)四星模型：
①其中一种是四颗质量相等的星体位于正方形的四个顶点上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动(如图丙所示)。
②另一种是三颗质量相等的星体始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心O，外围三颗星绕O做匀速圆周运动(如图丁所示)。　
夯基·必备基础知识
知识点2 多星模型
3．宇宙中有很多恒星组成的双星运动系统，两颗恒星仅在彼此的万有引力作用下，绕共同点做匀速圆周运动，如图所示。假设该双星1、2的质量分别为m1、m2，圆周运动的半径分别为r1、r2，且r1小于r2，共同圆周运动的周期为T，引力常量为G。则下列说法正确的是（　　）
A．恒星1做圆周运动的向心加速度为
B．恒星1表面的重力加速度一定大于恒星2表面的重力加速度
C．恒星1的向心力一定大于恒星2的向心力
D．若此双星运动晚期，两者间距逐渐减小，一者不断吸食另一者的物质，则它们在未合并前，共同圆周运动的周期不断减小
提升·必备题型归纳
考向1 双星模型
D
提升·必备题型归纳
考向1 双星模型
【答案】D
【详解】A．对于恒星，其圆周运动方程为则恒星的向心加速度故A错误；
B．由解得由于不能确定两恒星半径R的大小，故不能确定表面重力加速度的大小，故B错误；
C．两恒星的向心力都是由万有引力提供，所以大小相等，故C错误；
D．设两星球之间距离为L，对星球，有对星球，有上述两式相加得解得可以看到当两者间距逐渐减小，总质量不变时，双星运动的共同周期逐渐减小，故D正确。故选D。
4．宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为l，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．每颗星做圆周运动的角速度为
B．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关
C．若距离l和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则周期变为原来的2倍
D．若距离l和每颗星的质量m都变为原来的2倍，则线速度变为原来的4倍
提升·必备题型归纳
C
考向2 多星模型
【答案】C
【详解】AB．任意两星间的万有引力对任一星受力分析，如图所示，
由图中几何关系和牛顿第二定律可得解得，，AB错误；
C．由周期公式可得当l和m都变为原来的2倍，则周期T′=2T，C正确；
D．由速度公式可得当l和m都变为原来的2倍，则线速度v′=v，D错误。故选C。
提升·必备题型归纳
考向2 多星模型
拼搏 / 奋斗 / 挑战 / 超越
THANK YOU
本节结束
谢
谢