文档内容
第 23 讲 人造卫星 宇宙速度
目录
复习目标
网络构建
考点一 不同轨道卫星参量 宇宙速度
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 不同轨道卫星参量
知识点2 宇宙速度
【提升·必考题型归纳】
考向1 不同轨道卫星参量
考向2 宇宙速度
考点二 同步卫星
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 同步卫星的特点
【提升·必考题型归纳】
考向 同步卫星的特点应用
考点三 “三体”运动比较
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
【提升·必考题型归纳】
考向 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
真题感悟
1、掌握不同轨道卫星加速度、线速度等参量的求解。
2、掌握同步卫星的特点，并能够比较近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动。
3、会求解不同天体的第一宇宙速度。考点要求 考题统计 考情分析
高考对这不内容的考查比较频繁，多
2023年山西卷第4题
（1）人造卫星 以选择题的形式出现，题目的背景材
2023年6月浙江卷第9题
料多为我国在航天领域取得的成就，
（2）宇宙速度
2022年天津卷第3题
比如神州飞船、天宫轨道舱等。
1.不同轨道卫星参量
不同轨道卫星参量 宇宙速度
2.宇宙速度
人造卫星 宇宙速
同步卫星 同步卫星特点
度
近地卫星 同步卫星和赤道物体参量比
“三体”运动比较
较
考点一 不同轨道卫星参量 宇宙速度
知识点1 不同轨道卫星参量
G＝知识点2 宇宙速度
（1）第一宇宙速度的推导
方法一：由G＝m得v＝
1
方法二：由mg＝m得v＝
1
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，
对于人造地球卫星而言，最小周期：T ＝2π ＝5 075 s≈85 min。
min
（2）宇宙速度与人造地球卫星运动轨迹的关系
(1)v发 ＝7.9 km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动。
(2)7.9 km/sr＝r
2 3 1
同步卫星的角速度与地球
由G＝mω2r得ω＝，故ω>ω 自转角速度相同，故ω＝
1 2 2
角速度
ω
3
ω>ω＝ω
1 2 3
由G＝m得v＝ ，故v>v 由v＝rω得v>v
1 2 2 3
线速度
v>v>v
1 2 3
向心加 由G＝ma得a＝，故a 1 >a 2 由a＝ω2r得a 2 >a 3
速度
a>a>a
1 2 3
2.各运行参量比较的两条思路
(1)绕地球运行的不同高度的卫星各运行参量大小的比较，可应用：＝m＝mω2r＝m·r＝ma，选取适当
的关系式进行比较。
(2)赤道上的物体的运行参量与其他卫星运行参量大小的比较，可先将赤道上的物体与同步卫星的运行
参量进行比较，再结合(1)中结果得出最终结论。
考向 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
1．在地球赤道某处有一天文观测站，观测站一名观测员一次偶然机会发现一颗人造卫星从观测站的正上
方掠过，然后他就对这颗卫星进行跟踪，发现这颗卫星每两天恰好有四次从观测站的正上方掠过。若地球
自转周期为T，假设卫星做匀速圆周运动且运行方向与地球自转方向相同，地球半径为 ，地球表面加速
度为 ，则下列判断正确的是（ ）
A．卫星周期为 TB．卫星轨道半径为
C．卫星运行速度小于地球同步卫星速度
D．卫星加速度小于地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度
【答案】B
【详解】A．由于每两天恰有4次经过，所以卫星的周期为 ，故A错误
B．由 得 又 所以 故B正确；
C．由于卫星周期小于同步卫星周期，所以速度大于同步卫星速度。故C错误；
D．卫星的加速度大于同步卫星加速度，而同步卫星加速度大于地球赤道上物体的加速度，所以卫星加速
度大于地球赤道上物体的加速度。故D错误。故选B。
2．我国北斗卫星导航系统定位精度可达米级，如图P是纬度为 的地球表面上一点，质量相同的北
斗导航卫星A、B均绕地心O做匀速圆周运动，卫星B是地球静止轨道卫星（同步地球卫星）。某时刻
P、A、B、O在同一平面内，且O、P、A在一条直线上，OA垂直于 ， ，则
（ ）
A．卫星A、B的动能之比为4∶5 B．卫星A、B的加速度之比为25∶16
C．卫星A、B的角速度之比为 D．卫星B与地面P点的线速度之比为5∶4
【答案】B
【详解】A．由图可知 由 ，解得 卫星的动能 所以
卫星A、B的动能之比为5∶4，故A错误；
B．由 ，解得 所以卫星A、B的加速度之比为25∶16，故B正确；
C．由 ，解得 所以卫星A、B的角速度之比为 ，故C错误；
D．卫星B与地面P点的角速度相等，卫星A的轨道半径大于地球半径，由 ，可知卫星B与地面P
点的线速度之比大于 ，故D错误。
故选B。1．（2023年北京卷高考真题）2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现
了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为 ，运行一
圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公
转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正
确的是（ ）
A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为
B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于
C．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离
【答案】A
【详解】A．因为“夸父一号”轨道要始终保持要太阳光照射到，则在一年之内转动360°角，即轨道平面
平均每天约转动1°，故A正确；
B．第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，则“夸父一号”的速度小于7.9km/s，
故B错误；
C．根据 可知“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C
错误；
D．“夸父一号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，则根据题中信息不能求解地球与太阳的
距离，故D错误。故选A。
2．（2022年天津卷高考真题）2022年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授课期间利用了我国的
中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，
其运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星（同步
卫星），则该卫星（ ）A．授课期间经过天津正上空 B．加速度大于空间站的加速度
C．运行周期大于空间站的运行周期 D．运行速度大于地球的第一宇宙速度
【答案】C
【详解】A．该卫星在地球静止轨道卫星（同步卫星）上，处于赤道平面上，不可能经过天津正上空，A
错误；
BCD．卫星正常运行，由万有引力提供向心力 得 ， ，
由于该卫星轨道半径大于空间站半径，故加速度小于空间站的加速度；运行周期大于空间站的
运行周期；第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，则该卫星的运行速度小于地球的第一宇宙速度。BD错
误，C正确。
故选C。
