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2024 年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升
专题29 不同轨道卫星参量、同步卫星、卫星变轨问题
特训目标
特训内容
目标1
不同轨道卫星的参量（1T—5T）
目标2
同步卫星（6T—10T）
目标3
卫星变轨问题（11T—15T）
【特训典例】
一、不同轨道卫星的参量
1．格林童话《杰克与豌豆》中的神奇豌豆一直向天空生长，长得很高很高。如果长在地球赤道上的这棵
豆秧上有与赤道共面且随地球一起自转的三颗果实，其中果实2 在地球同步轨道上。下列说法正确的是（
）
A．果实3 的向心加速度最大
B．果实2 成熟自然脱离豆秧后仍与果实1 和果实3 保持相对静止在原轨道运行
C．果实2 的运动周期大于果3 的运动周期
D．果实1 成熟自然脱离豆秧后，将做近心运动
2．据统计，我国发射的卫星已近600 颗，位居世界第二位，这些卫星以导航、遥感、通信为主要类别，尤
其是北斗导航卫星的发射使我国具备了全球精确导航定位、授时和短报文通信等能力。如图，A、B、C 为
我国发射的3 颗卫星，其轨道皆为圆形，其中卫星A、B 的轨道在赤道平面内，卫星C 的轨道为极地轨道，
轨道半径rC < rA < rB，下列说法正确的是（ ）
A．卫星B 一定与地球自转同步
B．卫星A 的动能比卫星B 的动能大
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C．卫星C 的线速度大小可能为8.0km/s
D．卫星A 的加速度比卫星B 的加速度大
3．如图，有甲、乙两颗卫星分别在不同的轨道围绕一个半径为R、表面重力加速度为g 的行星运动；卫星
甲、卫星乙各自所在的轨道平面相互垂直，卫星甲的轨道为圆，距离行星表面的高度为R，卫星乙的轨道
为椭圆，M、N 两点的连线为其椭圆轨道的长轴且M、N 两点间的距离为4R，则以下说法正确的是（ ）
A．卫星甲的线速度大小为
B．卫星乙运行的周期为
C．卫星乙沿椭圆轨道运行经过M 点时的速度小于卫星甲沿圆轨道运行的速度
D．卫星乙沿椭圆轨道运行经过N 点时的加速度大于卫星甲运行的加速度
4．2021 年1 月“天通一号”03 星发射成功，其轨道调整过程如图所示。卫星先在椭圆轨道1 运动，再由
远地点
变轨到轨道2 做匀速圆周运动，最后变轨到轨道3 做匀速圆周运动。
为轨道1 的近地点，M、N
为圆轨道2、3 的交点。则（ ）
A．卫星在三个轨道上的运行周期
B．卫星在M 点的加速度大于在N 点的加速度
C．卫星在轨道1 上P 点的线速度小于在Q 点的线速度
D．卫星在轨道3 上的运行速度大于地球第一宇宙速度
5．有 a，b，c，d 四颗地球卫星：a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b 在地球的近地圆
轨道上正常运行；c 是地球同步卫星；d 是高空探测卫星。各卫星排列位置如图， 则下列说法错误的是
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（ ）
A．a 的向心加速度等于重力加速度 g
B．四颗卫星的速度大小关系是
C．在相同时间内d 转过的弧长最长
D．d 的运动周期可能是30h
二、同步卫星
6．理论上利用三颗赤道上空位置适当的人造卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯。已知
地球的半径为
，地球表面重力加速度为
，现用三颗卫星来实现上述目的。则卫星绕地球转动周期的最
小值为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．2020 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
步静止轨道卫星，它的轨道半径约为
。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的正上空
B．两种同步卫星向心加速度大小相等
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C．倾斜地球同步轨道卫星经过赤道正上方同一位置，一天内只可能有1 次
D．任意12 小时内，万有引力对第41 颗卫星做功大小大于对第44 颗卫星做功大小
8．我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉卫星发射中心成功发射。“墨子”由火箭发射至高度为
500km 的预定圆形轨道。此前在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7，G7 属于地球
静止轨道卫星（高度约为36 000 km），它将使北斗系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法中正确的
是（ ）
A．这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/s
B．通过地面控制可以将北斗G7 定点于西昌正上方
C．量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7 的周期小
D．量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7 的小
9．2020 年7 月31 日我国自主研发的北斗导航系统向全球提供服务。其中北斗三号系统由30 颗卫星组成，
包含3 颗倾斜地球同步轨道卫星、24 颗中圆轨道卫星和3 颗地球同步轨道卫星，中圆地球轨道卫星周期约
12h。以下说法正确的是（ ）
A．30 颗卫星在各自轨道上运行过程中，均处于平衡状态
B．中圆轨道卫星与地球同步轨道卫星的轨道半径之比为1:2
C．某颗地球同步轨道卫星可能一直位于北京所在经线圈上空
D．3 颗地球同步轨道卫星线速度、角速度、向心加速度均分别相等
10．由教育部深空探测联合研究中心组织，重庆大学等高校合作的“多段式多功能载运月球天梯概念研
究”，图甲是“天梯”项目海基平台效果图，是在赤道上建造重直于水平面的“太空电梯”，宇航员乘坐
太空舱通过“太空电梯”直通地球空间站。图乙中r 为宇航员到地心的距离，R 为地球半径，曲线A 为地
球引力对宇航员产生的加速度大小与r 的关系；直线B 为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r
的关系，关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有（ ）
A．宇航员的线速度随着r 的增大而减小B．图乙中
为地球同步卫星的轨道半径
C．宇航员在
处的线速度等于第一宇宙速度
D．宇航员感受到的“重力”随着r 的增大而减小
三、卫星变轨问题
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11．CSST 是我国自己研发的大型空间天文望远镜，它拟以“天宫”空间站为太空母港，平时观测时远离空
间站并与其共轨独立飞行，在需要补给或者维修升级时，主动与“天宫”交会对接，停靠太空母港，其原
理如图所示。正常工作时，CSST 与空间站在同一轨道上运行，当需要补给时，CSST 在P 位置变轨至虚线所
示Ⅱ轨道，在Ⅱ轨道运动一圈后，与空间站恰好对接，设空间站轨道半径为R，正常运行时，CSST 与地球
连线和空间站与地球连线夹角为
，下列说法正确的是（ ）
A．正常工作时，空间站位于CSST 轨迹后方
B．CSST 在Ⅰ轨道P 点的加速度大于在Ⅱ轨道P 点的加速度
C．CSST 在Ⅱ轨道的半长轴为
D．在完成补给后，CSST 需要减速变轨才能回到正常工作时的位置
12．2023 年5 月17 日10 时49 分，我国成功发射第56 颗北斗导航卫星，该卫星将运行在地球静止轨道
（GEO）上，先将卫星发射至近地圆轨道1，运行至Q 点时调整进入椭圆轨道2，卫星在轨道3 上运行的周
期为24h，引力常量为G（ ）
A．卫星在Q 点自轨道1 变轨至轨道2 时需要加速
B．卫星在轨道1 上运行的周期小于24h
C．卫星在轨道1 上运行的动能小于在轨道3 上运行时的动能
D．卫星在轨道3 上运行的速度大小可能大于7.9km/s
13．某次发射卫星时，先将卫星发射到半径为
的近地圆轨道上，运行速度为
，当卫星运动到A 点时，
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卫星上的小型火箭发动机点火，使卫星进入椭圆轨道运行，椭圆轨道的远地点B 与地心的距离为
，卫星
经过B 点的速度为
，其运行轨迹如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．卫星经过B 点时的速度
大于卫星在近地圆轨道上的速度
B．卫星在椭圆轨道上运行时经过A 点的加速度大于经过B 点的加速度
C．卫星在椭圆轨道上的运行周期为
D．卫星在近地圆轨道上运行时的机械能大于在椭圆轨道上运行时的机械能
14．2022 年11 月30 日，我国六名航天员在空间站首次“太空会师”，向世界展示了中国航天工程的卓越
能力。载人飞船的发射可简化为如图所示的过程，从地面发射后先沿椭圆轨道I 运行，从N 点经时间
后
运行到距地面高度为
的M 点，在M 点与沿圆轨道II 运行的“天和”核心舱成功对接（M 点为对接
点），对接后从M 点经时间
第一次到达P 点，P 在
连线延长线上。已知地球半径为
。不考
虑地球自转的影响及对接所用时间，已知地球表面重力加速度为g。下列说法中正确的是（ ）
A．飞船在轨道I 上N 点的速度比M 点的速度大
B．飞船在轨道II 上M 点的速度比在轨道I 上M 点的速度大
C．飞船沿轨道I、II 运行的时间
大于
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D．进入核心舱后，航天员的向心加速度为
15．某航天器的发射过程可简化为两个阶段，如图所示，先由椭圆轨道1 运动后调整至圆轨道2，然后以
大小为v 的速度在轨道2 上稳定运行。轨道上A、B、C 三点与地球中心在同一直线上，A、C 两点分别为
轨道1 的远地点与近地点，且
。则（ ）
A．航天器在轨道1 上C 点的速度小于其在轨道2 上B 点的速度
B．航天器在轨道2 上的机械能等于其在轨道1 上的机械能
C．航天器在轨道1 上A 点的加速度等于
D．航天器在轨道2 上运行的周期与在轨道1 上运行的周期之比为
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