比较不同轨道上的卫星物理量 典型考点变式练 2026届高考物理复习备考

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比较不同轨道上的卫星物理量 典型考点变式练
2026届高考物理复习备考一
1．如图为卫星的发射过程，发射后先在近地轨道①上做匀速圆周运动，再经过椭圆轨道②后，最终到达预定轨道③上，已知③轨道高度低于同步卫星轨道，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在轨道①上运行的速度大于地球的第一宇宙速度
B．卫星从轨道②上的P点运动到Q点过程中万有引力做正功
C．卫星在轨道②上P点的速度小于在轨道①上P点的速度
D．卫星在轨道②上的运行周期小于24h
2．2024年5月3日嫦娥六号探测器在中国文昌航天发射场发射升空，开启了全球瞩目的月背出差之旅，并于6月4日完成人类首次月球背面采样，在月背挖出一个“中”字。如图所示，假设嫦娥登月探测器在环月轨道1上的远地点P点实施变轨，进入椭圆轨道2，再由近地点Q点进入圆轨道3，已知轨道1的半径为3r，轨道3的半径为r，登月探测器在轨道3的运行周期为T，则下列说法正确的是（　　）
A．探测器在地面上的发射速度为7.9km/s
B．探测器在轨道1上运行经过P点时的加速度小于在轨道2上运行经过P点时的加速度
C．探测器在轨道2上运行的周期为
D．探测器从轨道2上的Q点进入圆轨道3时，需要点火加速
3．如图所示，月球探测器由地面发射后，进入地月转移轨道，经过P点时变轨进入圆形 轨道1，在轨道1上经过Q点时变轨进入椭圆轨道2，轨道2与月球表面相切于M点，探测器在M点着陆月球。下列说法正确的是（　　）
A．探测器在轨道1上的速度大于月球的第一宇宙速度
B．探测器在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度
C．探测器在轨道1上的运动周期比在轨道2上的小
D．探测器在轨道1上经过P点速度大于在地月转移轨道上经过P点的速度
4．如图所示，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，当到达椭圆轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，则（　　）
A．飞行器在A点处变轨时需向后喷气加速，飞船在轨道Ⅰ上通过A点的速率大于在轨道Ⅱ上通过A点的速率
B．飞船在轨道Ⅱ上从A点运行到B点，月球对飞船的引力做负功
C．只受万有引力情况下，飞行器在椭圆轨道Ⅱ上通过B点的加速度大于在轨道Ⅲ上通过B点的加速度
D．飞行器在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为
5．2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭顺利将嫦娥五号探测器送入预定轨，开启了中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号飞行轨迹可以简化为如图所示：首先进入近地圆轨道Ⅰ，在P点进入椭圆轨道Ⅱ，到达远地点Q后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道Ⅲ。已知近地圆轨道Ⅰ的半径为、椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a、环月轨道Ⅲ的半径为，嫦娥五号在这三个轨道上正常运行的周期分别为、、，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。忽略地月自转及其他星球引力的影响。下列说法正确的是（　　）
A．嫦娥五号在轨道Ⅰ上运行速度大于
B．嫦娥五号在轨道Ⅱ上Q点进入转移轨道时需要减速
C．嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上P点的加速度等于在圆轨道Ⅰ上P的加速度
D．嫦娥五号沿椭圆轨道Ⅱ从P点向Q点飞行的过程中，地球对它的引力做正功
6．卫星发射进入预定轨道往往需要进行多次轨道调整，如图所示，某次发射任务中先将卫星送至近地轨道，然后再控制卫星进入椭圆轨道，最后进入预定圆形轨道运动。图中O点为地心，A点是近地轨道和椭圆轨道的交点，B点是远地轨道与椭圆轨道的交点，远地点B离地面高度为6R（R为地球半径）。设卫星在近地轨道运动的周期为T，下列说法正确的是（　　）
A．控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星减速
B．卫星在近地轨道与远地轨道运动的速度之比为
C．卫星在近地轨道通过A点的加速度小于在椭圆轨道通过A点时的加速度
D．卫星从A点经4T的时间刚好能到达B点
7．我国计划在2030年前实现载人登陆月球开展科学探索，初步方案是：采用长征十号火箭先后将揽月着陆器和梦舟载人飞船送入地月转移轨道，经组合变轨，两个飞行器在环月轨道图中未画出交会对接，航天员进入揽月着陆器，之后揽月着陆器被月球捕获下降并将航天员送上月面。下列说法正确的是（　　）
A．载人飞船在地月转移轨道上的运行速度大于
B．飞船与着陆器对接时，可以在同一轨道上向后喷气追上着陆器
C．飞船在轨道Ⅱ上P点的加速度大小大于在轨道Ⅰ上P点的加速度大小
D．飞船从捕获轨道转移到冻结轨道时需要在A点减速
8．我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十颗卫星构成，目前已经向“一带一路”相关国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中，原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．卫星在轨道1的任何位置都具有相同动能
B．卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度
C．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的动能不同
D．在轨道1上的运转周期大于在轨道2上运转周期
9．如图所示，某次发射静止卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点经极短时间点火变速后进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步轨道上的Q点），到达远地点时再次经极短时间点火变速后，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点经极短时间变速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为v4。下列关系正确的是（　　）
A．在外圆轨道运动的周期小于椭圆轨道的周期
B．P处加速度不同，向心加速度也不相同
C．
D．不能比较v4和v2的大小关系
10．2024年3月下旬出现了较为强烈的地磁暴现象对卫星的运行带来一定的影响，原本风云三号G星运行在400多公里的高度，地磁暴发生时，卫星的轨道高度下降明显。认为下降前后均绕地球做匀速圆周运动。比较下列各物理量的变化，正确的是（　　）
A．风云三号G星高度下降后周期变小
B．风云三号G星高度下降后向心加速度大小变小
C．风云三号G星高度下降后向线速度变小
D．风云三号G星高度下降后万有引力变小
11．我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十顺卫星构成，目前已经向一带一路沿线国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中，原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的加速度不同
B．在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的速度不同
C．卫星在轨道2的任何位置都具有相同的加速度
D．卫星在轨道1的运行周期等于在轨道2的运行周期
12．北斗卫星导航系统是我国自主建设的全球卫星导航系统，具有导航精度高、覆盖范围广，抗干扰能力强等特点。该系统由中圆地球轨道（图示a轨道）卫星，其轨道高度约为20000公里；倾斜地球同步轨道（图示b轨道）卫星，其轨道高度与地球静止轨道卫星相同；地球静止轨道（图示c轨道）卫星，其轨道位于地球上方约36000公里的高度，这样的三种卫星组成，如图所示。下列有关说法正确的是（　　）

A．c轨道上的卫星可能经过乌鲁木齐正上方
B．a轨道上的卫星的运行速度比b轨道上的卫星的运行速度小
C．由于未告知卫星质量，不能比较a轨道上卫星与c轨道上卫星运行时的向心加速度大小
D．a轨道上的卫星运行周期比b轨道上的卫星的运行周期小
13．如图所示，A表示地球静止卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，关于它们的线速度、角速度、运行周期和加速度的比较，下列关系式正确的是（　　）
A． B．
C． D．
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B D C D D C C A
题号 11 12 13
答案 B D C
1．D
A．根据
可得，可知卫星在轨道①的轨道半径略大于地球半径，圆轨道①上的运行速度一定小于等于第一宇宙速度，故A错误；
B．卫星远离地球的过程需要克服万有引力做功，故B错误；
C．从轨道①到轨道②需点火加速，卫星在轨道②上P点的速度大于在轨道①上P点的速度，故C错误；
D．根据开普勒第三定律可得，可知卫星在轨道②上的运行周期小于在卫星在轨道③上的运行周期，则卫星在轨道②上的运行周期小于24h，故D正确。
故选D。
2．C
A．探测器在地面上的发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s，故A错误；
B．根据牛顿第二定律可得
可得
可知探测器在轨道1上运行经过P点时的加速度等于在轨道2上运行经过P点时的加速度，故B错误；
C．探测器在轨道2上运行时的轨道半长轴为
探测器在轨道2和轨道3上运行时，根据开普勒第三定律可得
解得，故C正确；
D．卫星从高轨道变轨到低轨道需要在变轨处点火减速，则探测器从轨道2上的Q点进入圆轨道3时，需要点火减速，故D错误。
故选C。
3．B
A．根据
可得
可知探测器在轨道1上的速度小于月球的第一宇宙速度，A错误；
B．根据
可得
则探测器在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度，B正确；
C．根据开普勒第三定律可知，探测器在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大，C错误；
D．探测器从地月转移轨道到轨道1要在P点制动减速，可知在轨道1上经过P点速度小于在地月转移轨道上经过P点的速度，D错误。
故选B。
4．D
A．在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点或是由椭圆轨道变轨到圆形轨道都是做逐渐靠近圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力，所以应给飞船点火减速，所以飞行器在A点处变轨时需向前喷气，飞船在轨道Ⅰ上通过A点的速率大于在轨道Ⅱ上通过A点的速率，故A错误；
B．飞船在轨道Ⅱ上从A点运行到B点，速度越来越大，故月球对飞船的引力做正功，故B错误；
C．只有万有引力作用下，飞行器在轨道Ⅱ上通过B点与月球间的距离与在轨道Ⅲ在B点的距离相等，万有引力相同，则加速度相等，故C错误；
D．设飞船在近月轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T3，则
解得
故D正确；
故选D。
5．C
A．在近地圆轨道Ⅰ上有
在地球表面有
解得
A错误；
B．嫦娥五号在轨道Ⅱ上Q点进入转移轨道时是由低轨道运动到高轨道，需要向后喷气加速，B错误；
C．根据
解得
可知，P点到地心间距一定，则嫦娥五号在椭圆轨道Ⅱ上P点的加速度等于在圆轨道Ⅰ上P的加速度，C正确；
D．嫦娥五号沿椭圆轨道Ⅱ从P点向Q点飞行的过程中，远离地心，则地球对它的引力做负功，D错误。
故选C。
6．D
A．控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道时需做离心运动，可知需要的向心力增大，所以需要加速才能实现，故A错误；
B．远地点B离地面高度为6R，则到地球的球心的距离为7R，根据万有引力提供向心力
可得
可知，卫星在近地轨道与远地轨道运动的速度之比为，故B错误；
C．卫星的加速度由万有引力提供，根据牛顿第二定律
可得
则卫星在近地轨道通过A点的加速度等于在椭圆轨道通过A点时的加速度，故C错误；
D．卫星在椭圆轨道上的半长轴
由开普勒第三定律
可知
所以
卫星在椭圆轨道上运动时，由近地点到远地点的过程恰好等于椭圆的运动的半个周期，所以，故D正确。
故选D。
7．D
A．地月转移轨道仍受地球引力主导（未脱离地球束缚），所以载人飞船的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，则载人飞船在地月转移轨道上的运行速度小于，故A错误；
B．飞船与着陆器对接时，若飞船与着陆器在同一轨道上，飞船向后喷气会加速，做离心运动进入更高轨道，无法追上同一轨道的着陆器，故B错误；
C．由牛顿第二定律可得
解得
由于、、都相同，所以飞船在轨道Ⅱ上P点的加速度大小等于在轨道Ⅰ上P点的加速度大小，故 C错误；
D．卫星从高轨道变轨到低轨道需要在变轨处点火减速，所以飞船从捕获轨道转移到冻结轨道时需要在A点减速，故 D正确。
故选D。
8．C
A．卫星在轨道1上运动过程中，根据开普勒第二定律可知，越靠近地球其速度越大，动能越大，故A错误；
B．由公式
可知，卫星在轨道2上的加速度大小不变，但加速度方向指向圆心，方向一直改变，故B错误；
C．卫星从轨道1上转移到轨道2上要在P点点火加速做离心运动，即卫星在轨道1上的P点速度小于在轨道2上的P点速度，则在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的动能不同，故C正确。
D．由开普勒第三定律
可知，卫星在轨道1上的半长轴小于卫星在轨道2上的半径，则卫星在轨道1上的运行周期小于在轨道2上的运行周期，故D错误；
故选C。
9．C
A．外圆轨道的半径为，内圆轨道的半径为，根据开普勒第三定律
可知在外圆轨道运动的周期大于椭圆轨道的周期，故A错误；
B．万有引力提供向心力
解得加速度
可知在处的加速度都相同，根据向心加速度可知圆轨道和椭圆轨道在的向心加速度不同，故B错误；
CD．从内圆轨道变为椭圆轨道，需要在处加速度，所以
从椭圆轨道进入外圆轨道，需要在处加速，所以
根据万有引力提供向心力
解得
外圆轨道半径大于内圆轨道半径，所以
综上所述，速度关系为
故C正确，D错误。
故选C。
10．A
A．根据万有引力提供向心力有
解得
可知，风云三号G星高度下降后周期变小，故A正确；
B．根据万有引力提供向心力有
解得
可知，风云三号G星高度下降后向心加速度大小变大，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力有
解得
可知，风云三号G星高度下降后向线速度变大，故C错误；
D．由万有引力公式
可知，风云三号G星高度下降后万有引力变大，故D错误。
故选A。
11．B
AB．在轨道1与在轨道2运行比较，合力等于万有引力，根据牛顿第二定律得
卫星在P点的加速度都相同；卫星由轨道1在P点进入轨道2做离心运动，要加速，所以在轨道1和在轨道2运行经过P点的速度不同，故B正确，A错误；
C．卫星在轨道2的任何位置都具有相同的加速度大小，但加速度方向不同，故C错误；
D．根据开普勒第三定律
可知卫星在轨道1的运行周期小于在轨道2的运行周期，故D错误。
故选B。
12．D
A．地球静止轨道（c轨道）卫星相对地球静止，只能位于赤道上方，乌鲁木齐不在赤道上，所以c轨道上的卫星不可能经过乌鲁木齐正上方，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力
可得
可知，轨道半径越小，运行速度越大，中圆地球轨道（a轨道）卫星的轨道高度约为20000公里，倾斜地球同步轨道（b轨道）卫星的轨道高度与地球静止轨道卫星的高度同为36000公里，a轨道半径小于b轨道半径，所以a轨道上卫星的运行速度比b轨道上卫星的运行速度大，故B错误；
C．根据万有引力提供向心力
可得
可知，卫星的向心加速度大小与卫星质量无关，只与轨道半径有关，故C错误；
D．根据万有引力提供向心力
可得
可知，轨道半径越小，运行周期越小，a轨道半径小于b轨道半径，所以a轨道上的卫星运行周期比b轨道上卫星的运行周期小，故D正确。
故选D。
13．C
地球静止卫星与赤道共平面且相对赤道上的物体静止，因此地球静止卫星的周期与赤道上物体随地球自转的周期相同，即
由
可得
根据万有引力充当向心力有
可得
显然
综合可得
故ABD错误，C正确。
故选C。
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