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第 23 讲 人造卫星 宇宙速度
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·江西南昌·江西师大附中校考三模）中国空间站于2022年全面建成并转入应用与发展新阶段，
计划于2023年5月发射天舟六号货运飞船。飞船将对接“天和”核心舱，对接完成后，可认为空间站贴近
地球表面运行。已知地球的半径为 ，地球同步卫星离地面的高度约为 ，地面的重力加速度为 ，下列
说法正确的是（ ）
A．空间站的速度大于
B．空间站的周期约为
C．地球的自转周期约为
D．空间站与地球同步卫星的线速度之比约为
2．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考模拟预测）我国成功发射“神舟七号”载人飞船，随后航天员圆
满完成了太空出舱任务并释放了“伴飞”小卫星。载人飞船在固定的轨道上做匀速圆周运动，“伴飞”小
卫星与载人飞船相对静止，“伴飞”小卫星有多种伴飞模式，图1和图2是其中的两种伴飞模式，则下列
说法正确的是（ ）
A．载人飞船的速度大小介于7.9km/s到11.2km/s之间
B．图1的伴飞模式下，“伴飞”小卫星的线速度大于载人飞船的线速度
C．图2模式下“伴飞”小卫星只需向后喷出气体，加速后，就可以和载人飞船对接
D．图1和图2这两种伴飞模式下“伴飞”小卫星的角速度大小是相等的
3．（2023·安徽亳州·安徽省亳州市第一中学校考模拟预测）北京时间2022年10月7日21时10分，中国
成功将微厘空间北斗低轨导航增强系统S5/S6两颗试验卫星送入离地高度约700km的近地轨道。这两颗卫
星主要用于实时监测全球卫星导航系统服务性能，开展导航增强及星间激光通信试验。已知目前在轨运行
的中国空间站离地高度约400km，若它们绕地球做的均是匀速圆周运动，已知地球的半径 ，地
球同步卫星的轨道半径约为6.6R，两颗试验卫星的质量均小于中国空间站的质量，下列说法正确的是（
）
A．这两颗试验卫星的线速度大于第一宇宙速度
B．这两颗试验卫星的线速度小于地球赤道上随地球一起自转的物体的线速度
学科网（北京）股份有限公司C．这两颗试验卫星的运行周期小于中国空间站的运行周期
D．这两颗试验卫星的动能均小于中国空间站的动能
4．（2023·江苏南京·南京师大附中校考模拟预测）电影中的太空电梯非常吸引人。现假设已经建成了如图
所示的太空电梯，其通过超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们
随地球同步旋转。图中配重空间站比同步空间站更高，P是缆绳上的一个平台。则下列说法正确的是（
）
A．太空电梯上各点线速度的平方与该点离地球球心的距离成反比
B．宇航员在配重空间站时处于完全失重状态
C．若从P平台向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球
D．若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运动，且断裂处为椭圆的远地点
5．（2023·山东日照·统考三模）2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站天和核心舱，
空间站和另一地球卫星的轨道如图所示，二者的运动均可看成匀速圆周运动。已知卫星-地心的连线与卫星
—空间站的连线的最大夹角为 ，地球半径为 ，空间站距地面的高度为 ，万有引力常量为 ，重力加
速度为 ，忽略地球自转。下列判断正确的是（ ）
A．中国空间站的运行周期为
B．卫星的轨道半径为
C．空间站与卫星的线速度之比为
D．空间站与卫星的角速度之比为1：
6．（2023·广东·模拟预测）2022年7月24日，中国空间站问天实验舱发射成功。中国空间站组建完成后，
将从空间站中释放伴随卫星。如图所示，空间站绕地球运行轨道为圆轨道，伴随卫星绕地球运行轨道为接
近圆的椭圆轨道，二者位于同一轨道平面内， 分别为伴随卫星轨道的远地点和近地点，伴随卫星在P
处时位于空间站正上方， 两点与空间站轨道的高度差相等，仅考虑地球的引力作用。则（ ）
学科网（北京）股份有限公司A．当伴随卫星运行到P点时，加速度比空间站的大
B．当伴随卫星运行到Q点时，速度比空间站的小
C．空间站绕地球转过一周的过程，以空间站为参考系，伴随卫星绕空间站也转过一周
D．经过相同时间，伴随卫星、空间站分别与地心的连线扫过的面积相等
7．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考模拟预测）如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，
随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半
径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（ ）
A．地球同步卫星都与c在同一个轨道上，并且它们受到的万有引力大小相等
B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为
C．a物体与地球的万有引力全部提供给a物体随地球自转的向心力
D．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为
8．（2023·天津静海·静海一中校考模拟预测）2019年3月10日，长征三号乙运载火箭将“中星6C”通信
卫星（记为卫星Ⅰ）送入地球同步轨道上，主要为我国、东南亚、澳洲和南太平洋岛国等地区提供通信与
广播业务。在同平面内的圆轨道上有一颗中轨道卫星Ⅱ它运动的每个周期内都有一段时间t（t未知）无法
直接接收到卫星Ⅰ发出的电磁波信号，因为其轨道上总有一段区域没有被卫星Ⅰ发出的电磁波信号覆盖到，
这段区域对应的圆心角为 。已知卫星Ⅰ对地球的张角为 ，地球自转周期为 ，万有引力常量为G，
则下列说法正确的是（ ）
学科网（北京）股份有限公司A．地球的平均密度为 B．卫星Ⅰ、Ⅱ的角速度之比为
C．卫星Ⅱ的周期为 D．题中时间t不可能为
9．（2023·湖北·模拟预测）2023年2月23日19时49分，由航天科技集团一院研制的长征三号乙运载火
箭在西昌卫星发射中心点火升空，将中星26号卫星顺利送入预定轨道。中星26号卫星是一颗地球静止轨
道高通量宽带通信卫星，标志着我国进入了卫星互联网的全新阶段。已知地球自转周期为T，地球半径为
R，地面重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．中星26号卫星绕地球运行过程中里面的科学仪器不受重力作用，处于完全失重状态
B．中星26号卫星绕地球运行的角速度大于静止于赤道上物体的角速度
C．中星26号卫星距离地面的高度为
D．中星26号卫星发射速度一定大于第一宇宙速度
10．（2023·河南·校联考模拟预测）2022年11月29日，神舟十五号载人飞船由长征二号F运载火箭稳稳
托举，在酒泉卫星发射中心一飞冲天，将费俊龙、邓清明、张陆3名航天员送入太空。11月30日，神舟
十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。空间站和飞船的组合体在轨运行的周期为
90min，则组合体与地球同步卫星的线速度之比为（ ）
A． B． C．2 D．2
11．（2023·全国·模拟预测）某次地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极正上方，已知该卫星从
北纬 的正上方按图示方向第一次运行到南纬 的正上方时所用时间为 ，则下列说法正确的是
（ ）
学科网（北京）股份有限公司A．该卫星的运行速度一定大于
B．该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能
C．该卫星与同步卫星的运行半径之比为1：4
D．该卫星与同步卫星的运行速度之比为
12．（2023·四川成都·校考二模）如图甲所示，航天员在半径为R的某星球表面将一轻弹簧竖直固定在水
平面上，把质量为m的小球P（可看作质点）从弹簧上端h处（h不为0）由静止释放，小球落到弹簧上后
继续向下运动直到最低点。从接触弹簧开始的小球加速度a与弹簧压缩量x间的关系如图乙所示，其中
a、h和x 为已知量，空气阻力不计。下列说法正确的是（ ）
0 0
A．星球的第一宇宙速度 B．该弹簧劲度系数k的大小
C．小球在最低点处加速度大于a D．弹簧的最大弹性势能为
0
13．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）“嫦娥四号”是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第
四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面地科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球
档案资料。已知引力常量为 ，地球半径为 ，月球的半径为地球半径的 倍，地球表面重力加速度为 ，
月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的 倍，“嫦娥四号”离月球中心的距离为 ，绕月周期为
。根据以上信息判断下列说法正确的是（ ）
A．月球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的 倍
B．“嫦娥四号”绕月运行的速度为
C．月球的平均密度为
D．“嫦娥四号”只要减速运动就能返回地球
14．（2023·江西上饶·统考二模）2023年2月24日是俄乌冲突爆发一周年纪念日，俄乌冲突是俄罗斯与乌
克兰及其背后的西方双方阵营在多个领域开展的综合博弈，其中，低轨道卫星更是体现出重要的军事应用
价值。如图所示，卫星A是一颗低轨道卫星，卫星B是地球同步卫星，若它们均可视为绕地球做匀速圆周
运动，卫星P是地球赤道上还未发射的卫星，下列说法正确的是（ ）
学科网（北京）股份有限公司A．卫星A的运行周期可能为
B．卫星B在 内转过的圆心角是
C．卫星B在运行一周时间内经过上饶市的正上方一次
D．卫星B的向心加速度大于卫星P随地球自转的向心加速度
15．（2023·湖北·模拟预测）人类设想在赤道平面内建造垂直于地面并延伸到太空的电梯，又称“太空电
梯”如图甲所示。图乙中，图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与航天员距地心的距离r的关
系，图线B表示航天员相对地面静止时而产生的向心加速度大小与r的关系。图乙中R（地球半径），r 为
0
已知量，地球自转的周期为T，引力常量为G，下列说法正确的有（ ）
A．太空电梯停在r 处时，航天员对电梯舱的弹力为0
0
B．地球的质量为
C．地球的第一宇宙速度为
D．随着r的增大，航天员对电梯舱的弹力逐渐减小
16．（2022·湖北·统考高考真题）2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成
的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（ ）
A．组合体中的货物处于超重状态
B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
17．（2022·山东·统考高考真题）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星
学科网（北京）股份有限公司围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经
过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加
速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为（ ）
A． B．
C． D．
18．（2021·河北·高考真题）“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道
绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个
火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的
轨道半径的比值约为（ ）
A． B． C． D．
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