文档文本内容
第13 讲 人造卫星 宇宙速度（专项训练）
目 录
研判·考情前瞻...................................................................................................................................... 1
巩固·知识解构...................................................................................................................................... 2
知识点1 人造地球卫星
.......................................................................................................
2
知识点2 宇宙速度
..............................................................................................................
3
模拟·基础演练......................................................................................................................................3
题型01 不同轨道卫星参量..............................................................................................4
题型02 宇宙速度............................................................................................................5
题型03 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较.................................................6
重难·创新演练......................................................................................................................................8
真题·实战演练................................................................................................................................... 10
研判·考情前瞻
核心考点
2026 年
2025 年
2024 年
人造地球卫星
湖北·T6、河
南·T5、
陕晋青宁·T5、
宇宙速度
河北·T8、广东·T3、
考情分析
题型与考向：
从近三年的命题情况来看，未来高考命题会更注重用物理知识解决实际问
题，尤其要增加科技前沿知识的储备，万有引力定律及其应用作为核心考
点不会变，对三个宇宙速度的考查会有所增加，如果增加题目难度，不排
除会继续在椭圆运动模型上命题。
情境与立意：
人造地球卫星在轨运动（圆轨道、椭圆轨道）参量比较；近地卫星、同步
卫星、赤道上物体运动的比较；不同行星的第一宇宙速度的比较。
复习目标
1．掌握卫星运动的规律，会分析卫星运行时各物理量之间的关系。
2．理解三种宇宙速度，并会求解第一宇宙速度的大小。
3．掌握同步卫星、极地卫星的运动规律与特点，并能够比较近地卫星、
同步卫星和赤道上物体运动的参量。
巩固·知识解构
知识点1 人造地球卫星
1．卫星(环绕天体)运行问题分析
卫星(环绕天体)的运动看成匀速圆周运动时，其所需向心力由中心天体对其的万有引力提供。
2．物理量随轨道半径变化的规律
G＝
即r 越大，v、ω、a 越小，T 越大。(越高越慢)
3．人造卫星
卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道。
(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。
(2)地球同步卫星
其中的静止卫星，轨道平面与
①
赤道共面，且与地球自转的方向相同。
周期一定：与地球自转周期相同，即
②
T＝24 h＝86400 s。
角速度大小一定：与地球自转的角速度大小相同。
③
高度一定：据
④
G＝mr 得r＝＝4．23×104 km，卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量)。
(3)近地卫星
近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半
径，其运行线速度约为7.9 km/s。
知识点2 宇宙速度
1．第一宇宙速度
(1)第一宇宙速度数值为7 . 9 km/s。
(2)第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。
(3)第一宇宙速度是在地面附近发射飞行器，使飞行器成为绕地球运动的人造地球卫星的最小发射速度，也
是飞行器环绕地球运动的最大环绕速度。
(4)第一宇宙速度的计算方法
由
①
G＝m，解得：v＝；
✨
分速
得
记
：
天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即＝mg 或gR2＝GM(R、g 分别是天体的半径、表面重
力加速度)，公式gR2＝GM 应用广泛，被称为黄金代换。
“
”
由
②
mg＝m，解得：v＝。
✨
分速
得
记
第一宇宙速度的公式不仅适用于地球，也适用于其他星球，只是M、R、g 必须与相应星球对应，不能
套用地球的参数。
2．第二宇宙速度
在地面附近发射飞行器，使飞行器挣脱地球引力束缚，永远离开地球的最小发射速度，其数值为11
. 2
km/s。
3．第三宇宙速度
在地面附近发射飞行器，使飞行器挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其数值为16
. 7
km/s。
模拟·基础演练
考查重点：不同轨道（圆、椭圆）卫星参量的比较与计算；宇宙速度的理解与计算；近地卫星、同
步卫星、赤道上的物体运动参量的比较
⏳题型
01
不同轨道卫星参量
1．（2026 高三上·安徽合肥·开学考）两种卫星绕地球运行的轨道如图，设地球半径为
，地球赤道上的物
体随地球自转的速度大小为
，加速度大小为
；近地卫星的轨道半径近似为
，运行速度大小为
，加
速度大小为
；地球静止卫星的轨道半径为，运行速度大小为
，加速度大小为
。下列选项正确的是
（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2026·陕西·模拟预测）（多选）2025 年11 月3 日，我国成功将遥感四十六号卫星发射升空，卫星顺
利进入预定轨道。假设遥感四十六号卫星和同步卫星均绕地球做匀速圆周运动，同步卫星的轨道半径大于
遥感四十六号卫星的轨道半径，如图所示，则（ ）
A．遥感四十六号卫星的周期大于同步卫星的周期
B．遥感四十六号卫星的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
C．遥感四十六号卫星的线速度大于同步卫星的线速度
D．遥感四十六号卫星的发射速度应大于第一宇宙速度
3．（2026·安徽·模拟预测）2026 年3 月，我国在太原卫星发射中心，以一箭双星的方式将一对太空神眼
“
”
四维高景二号05、06 两星成功送入高度约700 km 的太阳同步圆轨道（轨道平面与赤道平面的夹角约为
98.2°，且与太阳光线的夹角始终保持不变），入轨后与03、04 星形成四星两组协同组网，从而提升高分
“
”
辨率雷达遥感的整体能力。05、06 两卫星始终保持相对静止且相距200 米的超近距离运行，则下列说法正
确的是（ ）
A．05、06 两卫星在轨运行时具有相同的加速度
B．太阳同步轨道的卫星不可能在更低的高度运行
C．若忽略其他干扰因素，05、06 两星绕地心运行的角速度大于地球自转角速度
D．以太阳为参考系，太阳同步轨道卫星的轨道面是静止的
⏳题型02 宇宙速度
4．（2026·安徽·模拟预测）2026 年是中国航天事业创建70 周年，70 年来中国航天始终坚持自主探索之路，
目前我国航天技术已达到世界领先水平。1970 年成功发射的东方红一号是我国第一颗人造地球卫星，该
“
”
卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，椭圆轨道近地点、远地点到地心的距离分别为
、
，人
造地球卫星运行周期为T，引力常量为G，下列有关说法正确的是（ ）
A．卫星在地球表面的发射速度小于第一宇宙速度
B．根据题中信息可以求出地球的质量
C．卫星从近地点向远地点运动过程中机械能逐渐增加
D．卫星在近地点、远地点的速度大小之比为
5．（多选）已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。下列关于天问一号火星探测
“
”
器的说法中正确的是（ ）
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度
D．天问一号火星探测器环绕火星运行的最大速度约为地球的第一宇宙速度的一半
“
”
6．某星球直径为d，航天员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物
体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为（ ）
A．
B．2v0
C．
D．
7．（多选）物体在万有引力场中具有的势能叫作引力势能，若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，
一个质量为m 的质点距质量为M 的引力源中心为r 时，其引力势能
（式中G 为引力常量）。
已知地球半径约为6400km，地球的第一宇宙速度为7.9km/s，火星半径约为地球半径的
，火星质量约为
地球质量的
。则以下天问一号相对于火星的速度大于火星第二宇宙速度的是（ ）
“
”
A．7.9km/s
B．5.5km/s
C．4.0km/s
D．3.2km/s
⏳题型03 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动
8．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
T
B．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
9．▶新考法◀（25-26 高三上·安徽马鞍山·期中）自1970 年4 月24 日中国第一颗人造卫星东方红一号的
“
”
成功发射，我国已发射各式卫星、飞船、空间站等人造天体600 余颗，航天事业取得了举世瞩目的伟大成
就。如图所示，
为地球赤道上的物体，
为近地空间站，为中轨道极地卫星，
为地球同步轨道卫星，
则下列说法中正确的是（ ）
A．
的向心加速度比
的向心加速度大
B．
、
、、
周期的关系为
C．
、
、、
线速度大小关系为
D．
、、
与地心的连线在相同的时间内扫过的面积都相同
10．（25-26 高三上·云南曲靖·期中）北斗系统由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地
球轨道卫星等组成。将地球看成质量均匀的球体，若地球同步轨道卫星的轨道半径是地球半径的
倍，下
列说法正确的是（ ）
A．地球同步轨道卫星的轨道平面一定与地球赤道平面共面
B．地球同步轨道卫星的线速度是地球第一宇宙速度的
倍
C．考虑地球自转，地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为
D．考虑地球自转，地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为
11．（2025·河南郑州·三模）设想在赤道上建造如图所示的太空电梯，宇航员可通过竖直的电梯直通空
“
”
间站。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，使它们随地球同步旋转。
已知同步空间站位于地球同步卫星轨道上，则（ ）
A．电梯上的乘客一直处于完全失重状态
B．同步空间站两侧的缆绳对其作用力的合力为零
C．配重空间站受到的地球引力大于其圆周运动的向心力
D．配重空间站外部零件脱落后将随配重空间站一起绕地球同步旋转
12．如图所示，平行的太阳光直射地球的赤道，地球自西向东的自转周期T=24h，某日，天刚黑时，位于
地球赤道上N 点的人用天文望远镜恰好能看到一地球静止轨道卫星M。已知地球表面的重力加速度为g，
地球半径为R。下列说法正确的是（ ）
A．卫星M 离地面的高度为
B．卫星M 和N 点的人的向心加速度之比为
C．天黑之后，N 点的人一整晚都能看到卫星M
D．天黑之后，N 点的人将有一段时间观测不到卫星M
13．（25-26 高三上·安徽·期中）（多选）我国高通量通信卫星可实现偏远地区的移动通信基站接入及其他
行业应用。设地球的半径为
，不考虑地球自转时，地球表面的重力加速度为
。设在地球赤道正上空有
一颗运动方向与地球自转方向相同的卫星
，在赤道上有一个卫星观测站
与地心
在同一平面内。
做圆周运动的半径为
随地球自转的周期为
，万有引力常量为
下列说法正确的是（ ）
A．地球的质量
B．地球的质量
C．卫星
运动的加速度
D．观测站
连续观测到卫星
的最长时间是卫星
周期的
倍
重难·创新演练
设题创新:不同轨道卫星的运动参量比较；第一宇宙速度的计算式；静止在赤道上的物体运动参量
1．（2026·安徽合肥·二模）地球有周期性的潮汐现象，研究表明潮汐力会耗散地球自转能量，缓慢降低地
球自转速度，若仅考虑这一影响因素，则多年以后与现在相比，下列说法正确的是（ ）
A．地球的第一宇宙速度大小不变
B．地球同步卫星的轨道高度减小
C．地球表面赤道处的重力加速度减小
D．地球表面两极处的重力加速度增大
2．（2026·安徽亳州·三模）北京时间2025 年8 月19 日15 时33 分，力箭一号遥十运载火箭在东风商业航
天创新试验区发射升空，将搭载的中科卫星05 星等7 颗卫星顺利送入各自轨道，飞行试验任务获得圆满成
功。若七颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，其中
卫星的轨道半径最大，
卫星的轨道半径最小。地球表
面的重力加速度为
，忽略地球自转。下列说法正确的是（ ）
A．七颗卫星的向心加速度大小均大于
B．七颗卫星的绕行速度均大于
C．
卫星绕地球运动的周期大于
卫星的周期
D．
卫星绕地球运动的角速度大于
卫星运动的角速度
3．（24-25 高三下·安徽淮南·开学考试）如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星
B、地球同步卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是
（ ）
A．三者的周期关系为
B．三者线速度大小关系为
C．三者角速度大小关系为
D．三者向心加速度大小关系为
4．（2025·安徽合肥·模拟预测）我国近地小行星防御系统通过监测
评估
干预三位一体架构，力图避
“
—
—
”
免小行星影响地球，展现了从被动预警到主动防御的科技跨越。如图所示，近地圆轨道
和椭圆轨道
相
Ⅰ
Ⅱ
切于
点，椭圆轨道
和同步轨道
相切于
Ⅱ
Ⅲ
点。现有防御卫星在轨道
处做匀速圆周运动，经变轨后运
Ⅰ
行到同步轨道
的
Ⅲ
点拦截小行星进行干预，已知地球自转的角速度为
，防御卫星在轨道
和
上运行
Ⅰ
Ⅲ
的角速度为
和
。下列说法正确的是（ ）
A．
B．卫星在轨道
上
Ⅱ
b 点的线速度小于在轨道
上
Ⅲ
c 点运行的线速度
C．卫星在轨道
运行的周期约为
Ⅰ
24h
D．卫星在轨道
的机械能大于在轨道
的机械能
Ⅲ
Ⅰ
5．（2026·安徽马鞍山·二模）（多选）2025 年6 月20 日我国成功发射中星9C 卫星，该星投入使用后，我
国在轨广电专用传输和直播卫星全面实现国产化，9C 卫星绕地球做椭圆运动，其轨道的半长轴为a。已知
近地卫星做匀速圆周运动的速度大小为v，地球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．9C 卫星的机械能小于近地卫星的机械能
B．9C 卫星的发射速度大于近地卫星的发射速度
C．地球的质量
D．9C 卫星的周期
真题·实战演练
高频考点：计算卫星的各个物理量；比较不同轨道上的卫星物理量；第一宇宙速度；
同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较
1．（2026·湖北·高考真题）已知某卫星绕地球做椭圆运动，在近地点所受的地球引力为其在地面附近的
，
在远地点所受的地球引力为其在地面附近的
。地面附近的重力加速度大小为
，地球半径为
，该卫星
的运动周期为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2026·河南·高考真题）土星环是由绕土星运动的颗粒组成的带状薄圆环，图为拍摄的真实照片。已
“
”
知土星的平均密度约为
，引力常量
，由照片信息估算位于土星环
“
”
上的中间颗粒绕土星做圆周运动的周期是（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2026·广东·高考真题）如图所示，某行星对单个卫星表面最远点与最近点的单位质量物体的引力差
“
值可近似为
”
，其中
为常量，
为行星质量，
为卫星球体半径，为行星中心到卫星中心的
距离。两卫星P 和Q 的球体半径之比
为
，它们绕该行星做匀速圆周运动的周期之比
为
，
该行星对卫星P、Q 的引力差值分别为
“
”
、
，则
为（ ）
A．1 4∶
B．1 16
∶
C．1 32
∶
D．1 64
∶
4．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）我国自主建设运行的北斗全球卫星导航系统空间段由多颗卫星组成。若
轨道半径不同的两颗卫星绕地球做匀速圆周运动，角速度大小分别为
，线速度大小分别为
，
则（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（2025·广东·高考真题）一颗绕太阳运行的小行星，其轨道近日点和远日点到太阳的距离分别约为地球
到太阳距离的5 倍和7 倍。关于该小行星，下列说法正确的是（ ）
A．公转周期约为6 年
B．从远日点到近日点所受太阳引力大小逐渐减小
C．从远日点到近日点线速度大小逐渐减小
D．在近日点加速度大小约为地球公转加速度的
6．（2024·安徽·高考真题）2024 年3 月20 日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达
距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长
轴约为51900km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9900km，周期约为24h。则
鹊桥二号在捕获轨道运行时（ ）
A．周期约为144h
B．近月点的速度大于远月点的速度
C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度
D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度
7．（2024·广东·高考真题）（多选）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某
行星表面时以
的速度竖直匀速下落。此时启动背罩分离，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞
“
”
保持连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的
和
。地
球表面重力加速度大小取
。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（ ）
A．该行星表面的重力加速度大小为
B．该行星的第一宇宙速度为
C．背罩分离后瞬间，背罩的加速度大小为
“
”
D．背罩分离后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为
“
”
30kW
8．（2024·天津·高考真题）（多选）卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，地球半径为R。卫星发射后
在地球同步轨道上做匀速圆周运动，轨道半径为r。则卫星未发射时和在轨道上运行时（ ）
A．角速度之比为
B．线速度之比为
C．向心加速度之比为
D．受到地球的万有引力之比为
