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............................................................................................................7
题型03 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较.................................................9
重难·创新演练................................................................................................................................... 15
真题·实战演练................................................................................................................................... 20
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．
【答案】B
【知识点】同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较、比较不同轨道上的卫星物理量
【详解】BD．卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
，
则有
，
，故B 正确，D 错误；
AC．地球赤道上的物体与静止卫星的角速度相等，根据
，
可得
，
则有
，故AC 错误。
故选B。
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
【答案】CD
【知识点】第一宇宙速度、比较不同轨道上的卫星物理量
【详解】A．由题意可知遥感四十六号卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，由万有引力提供向心力
得
，可知遥感四十六号卫星的周期小于同步卫星的周期，故A 错误；
B．由万有引力提供向心力
得
，可知遥感四十六号卫星的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，故B 错误；
C．由万有引力提供向心力
得
，可知遥感四十六号卫星的线速度大于同步卫星的线速度，故C 正确；
D．第一宇宙速度为人造卫星的最小发射速度，故遥感四十六号卫星的发射速度应大于第一宇宙速度，故
D 正确。
故选CD。
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
【答案】C
【知识点】比较不同轨道上的卫星物理量
【详解】A．05、06 卫星在轨运行时，轨道半径 r 相同，根据万有引力提供向心力，则有
可知两卫星的加速度大小
则两卫星的加速度大小相等，方向不同，故A 错误；
B．太阳同步轨道是指轨道平面绕地球自转轴旋转的角速度与地球绕太阳公转的平均角速度相同。轨道平
面的进动角速度与轨道高度（半长轴）和轨道倾角有关，只要调整轨道倾角，可以在不同的高度（包括更
低的高度）实现太阳同步轨道，故B 错误；
C．地球自转角速度对应的是地球同步卫星的角速度，同步卫星轨道高度约为36000 km。05、06 卫星高度
约为700 km，轨道半径 r 远小于同步卫星轨道半径。结合牛顿第二定律可得
解得
可知，轨道半径越小，角速度越大，所以05、06 两星绕地心运行的角速度大于地球同步卫星的角速度，
即大于地球自转角速度，故C 正确；
D．太阳同步轨道的特点是轨道平面与太阳光线的夹角始终保持不变。这意味着轨道平面绕地轴的进动角
速度等于地球绕太阳公转的角速度。若以太阳为参考系（日心系），地球在绕太阳公转，卫星的轨道平面
也随之转动（进动），并不是静止的，故D 错误。
故选C。
⏳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
【答案】B
【知识点】开普勒第二定律、计算中心天体的质量、第一宇宙速度、天体运动中机械能的变化
【详解】A．第一宇宙速度是绕地球运行卫星的最小发射速度，能绕地球运动的卫星，发射速度一定不小
于第一宇宙速度，故A 错误；
B．椭圆轨道的半长轴
根据开普勒第三定律
整理得地球质量
，题中
均已知，因此可以求出地球质量，故B 正确；
C．卫星绕地球运动过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，因此从近地点到远地点机械能不变，故C
错误；
D．根据开普勒第二定律（面积定律），取极短时间
，卫星扫过面积相等
得速度比
，故D 错误。
故选B。
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
“
”
【答案】CD
【解析】根据三个宇宙速度的意义，可知A、B 错误，C 正确；已知M 火＝，R 火＝，则vmax∶v1＝
＝
∶
≈0.5，D 正确。
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．
【答案】D
【解析】由题意可知，星球表面的重力加速度为g＝，根据万有引力定律可知
，解得v
＝，又在星球表面重力等于万有引力
，解得v＝ ，故D 正确。
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
【答案】AB
【详解】设物体在地球表面的速度为
，当它脱离地球引力时
，此时速度为零，由机械能守恒定律
得
解得
天问一号刹车后能顺利被火星捕获，其速度不能大于火星第二宇宙速
“
”
度，第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，由
解得
故火星第一宇宙速度与地球第一
宇宙速度之比
又第二宇宙速度是第一宇宙速度的
倍，代入数据解得火星第二宇宙
速度约为
天问一号刹车后能顺利被火星捕获，其速度不能大于火星第二宇宙速度。故选
“
”
AB。
⏳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
【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。
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
【答案】B
【知识点】开普勒第二定律、同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较
【详解】A．由题知，b 为近地空间站，d 为地球同步轨道卫星，都是围绕地球公转，由万有引力提供向心
力，则有
解得
因
，故
；
又
为地球赤道上的物体，
为地球同步轨道卫星，故两者角速度相同，根据
因
，故
联立可得
，故A 错误；
B．由题知，
为近地空间站，为中轨道极地卫星，
为地球同步轨道卫星，都是围绕地球公转，由万有
引力提供向心力，则有
解得
因
，故
又
为地球赤道上的物体，
为地球同步轨道卫星，故两者周期相同，即
联立可得
，故B 正确；
C．由题知，
为近地空间站，为中轨道极地卫星，
为地球同步轨道卫星，都是围绕地球公转，由万有
引力提供向心力，则有
解得
因
，故
又
为地球赤道上的物体，
为地球同步轨道卫星，故两者角速度相同，根据
因
，故
联立可得
，故C 错误；
D．根据开普勒第二定律，可知同一行星与中心天体的连线在相等时间内扫过相等的面积；而b、c、d 是
不同的环绕天体，轨道半径不同，因此它们与地心的连线在相同时间内扫过的面积不相同，故D 错误。
故选B。
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
【答案】D
【知识点】第一宇宙速度、同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较
【详解】A．倾斜地球同步卫星的轨道平面与地球赤道平面不共面，故A 错误；
B．由万有引力提供向心力有
解得卫星的线速度大小
绕地球表面运行的卫星的速度即为第一宇宙速度，则地球同步轨道卫星的线速度是地球第一宇宙速度的
倍，故B 错误；
CD．对同步卫星
对赤道物体
对两极物体
联立知，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
，故C 错误，D 正确。
故选D。
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
【答案】B
【知识点】同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较
【详解】A．电梯在同步空间站所在处，万有引力刚好提供所需的向心力，此时电梯上的乘客处于完全失
重状态；电梯在其它位置，万有引力不是刚好提供所需的向心力，电梯上的乘客不是处于完全失重状态，
故A 错误；
B．对于同步空间站，万有引力刚好提供所需的向心力，所以同步空间站两侧的缆绳对其作用力的合力为
零，故B 正确；
CD．若卫星只受万有引力绕地球做匀速圆周运动，则
可得
可知离地球越远，卫星的角速度越小，而配重空间站在同步空间站的外侧，且配重空间站的角速度等于同
步空间站的角速度，所以配重空间站受到的地球引力小于其圆周运动的向心力；若配重空间站外部零件脱
落，由于外部零件所受万有引力不足以提供所需的向心力，则外部零件将做离心运动，故CD 错误。
故选B。
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
【答案】D
【详解】A．如图所示
对卫星M 有
解得轨道半径
故A 错误；
B．位于N 点的人随地球自转的向心加速度大小为
g 为地球表面的重力加速度，故B 错误；
CD．天黑之后阳光无法照射到卫星，反射光无法到达N 点的人，因此将有一段时间观测不到卫星M，故C
错误，D 正确。
故选D。
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
【答案】ACD
【知识点】计算中心天体的质量、同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较、计算卫星的各个物理量
【详解】A．对地球上任一物体，在忽略地球自转时，重力等于万有引力，则
，解得
，故A 正确；
B．对赤道上的观测站，其自转的向心力不等于万有引力，即
，解得
，故B 错误；
C．对卫星
，根据牛顿第二定律
，所以
，故C 正确；
D．卫星
做圆周运动的周期
满足
，得
，设
能连续观测到
的时间为，当
连线与地球赤道相切时，得
，又
，即
，代入解得
，故D 正确。
故选ACD。
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
【答案】A
【知识点】第一宇宙速度、同步卫星的特点、万有引力与重力的关系
【详解】A．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，根据万有引力提供向心力
可得
，其中
为引力常量，
为地球质量，
为地球半径，三者均与地球自转速度无关，因此
第一宇宙速度大小不变，A 正确；
B．同步卫星的周期等于地球自转周期，地球自转速度减慢则周期
增大，根据万有引力提供向心力
整理得
，
增大则轨道半径
增大，轨道高度
增大，B 错误；
C．赤道处物体的万有引力一部分提供自转向心力，一部分为重力，即
推导得
，地球自转角速度
减小，则
增大，C 错误；
D．两极处物体无自转向心力，万有引力全部等于重力，即
可得
，与自转速度无关，因此两极处重力加速度不变，D 错误。
故选A。
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
【答案】C
【知识点】第一宇宙速度、计算卫星的各个物理量
【详解】A．对于卫星，根据万有引力提供向心力，有
而对于地面上的物体，根据万有引力等于重力，有
可得
，故A 错；
B．对于卫星，根据万有引力提供向心力，有
解得
根据万有引力提供向心力，有
可得第一宇宙速度
可得
，故B 错误；
C．对于卫星，根据万有引力提供向心力，有
解得
因为
，所以
，故C 正确；
D．对于卫星，根据万有引力提供向心力，有
解得
因为
，所以
，故D 错误。
故选C。
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
【答案】D
【知识点】同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较
【详解】A．卫星C 为同步卫星，周期与物体A 周期相等。根据万有引力提供向心力可得
解得
因为地球同步卫星C 的轨道半径大于近地卫星B，故
可得三者的周期关系为
，故A 错误；
B．根据万有引力提供向心力可得
解得
即地球同步卫星C 的线速度小于近地卫星B 的线速度，又根据
地球同步卫星C 的轨道半径大于物体A，则地球同步卫星C 的线速度大于物体A，可得三者线速度大小关
系为
，故B 错误；
C．根据
可得三者角速度大小关系为
，故C 错误；
D．根据万有引力提供向心力可得
解得
可知地球同步卫星C 的向心加速度小于近地卫星B 的向心加速度，又
可得地球同步卫星C 的向心加速度大于物体A 的向心加速度，可得三者向心加速度大小关系为
，故D 正确。
故选D。
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
【答案】D
【知识点】同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较、天体运动中机械能的变化
【详解】A．卫星绕地球做匀速圆周运动，由
可得
可知同步轨道的角速度
小于近地轨道的角速度
，而地球自转的角速度
和同步轨道的角速度
相同，
则有
故A 错误；
B．卫星绕地球做匀速圆周运动，由
可得
可知卫星在轨道
运行的线速度大于在轨道
运行的线速度，又由于卫星在轨道
上
Ⅰ
Ⅲ
Ⅰ
b 点需要点火加速进
入轨道
，所以卫星在轨道
上
Ⅱ
Ⅱ
b 点的线速度大于在轨道
上
Ⅲ
c 点运行的线速度，故B 错误；
C．卫星绕地球做匀速圆周运动，由
可得
可知卫星在轨道
运行的周期小于同步轨道
的运行周期，即卫星在轨道
运行的周期小于
Ⅰ
Ⅲ
Ⅰ
24h，故C 错
误；
D．卫星从轨道
变轨到轨道
，需要在
Ⅰ
Ⅱ
b 点点火加速，卫星的机械能增加；卫星从轨道
变轨到轨道
Ⅱ
Ⅲ，
需要在c 点点火加速，卫星的机械能增加；所以卫星在轨道
的机械能大于在轨道
的机械能，故
Ⅲ
Ⅰ
D 正确。
故选D。
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
【答案】BD
【知识点】开普勒第三定律、计算中心天体的质量、第一宇宙速度、比较不同轨道上的卫星物理量
【详解】A．由于9C 卫星的质量与近地卫星的质量大小关系未知，故无法比较9C 卫星与近地卫星的机械
能大小，故A 错误；
B．对于近地卫星，其轨道半径可视为地球半径，根据万有引力提供向心力有
解得
即近地卫星做匀速圆周运动的速度为第一宇宙速度，是最小的发射速度；9C 卫星绕地球做椭圆运动，其发
射速度大于第一宇宙速度，因此9C 卫星的发射速度大于近地卫星的发射速度，故B 正确；
C．根据万有引力提供向心力有
可知地球的质量
因近地卫星的轨道半径与9C 卫星轨道的半长轴不同，故地球的质量
，故C 错误；
D．近地卫星做圆周运动的周期
根据开普勒第三定律可知
解得
，故D 正确。
故选BD 。
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．
【答案】B
【详解】根据题意可知，对于地球表面的物体，由万有引力等于重力有
可得
由万有引力公式有
可知，近地点到焦点的距离为
，远地点到焦点的距离为
，则卫星椭圆轨道的半长轴为
设卫星在轨道半径为
的圆周上做圆周运动的周期为
，在椭圆轨道上的运动周期为
，由开普勒第三定
律有
由万有引力提供向心力有
联立解得
故选B。
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．
【答案】B
【详解】设土星半径为
，质量为
，土星环上颗粒的轨道半径为，周期为
。颗粒绕土星做匀速
圆周运动，由万有引力提供向心力，有
其中土星质量
联立解得周期
的表达式
由照片信息可得
代入数据解得
故选B。
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
∶
【答案】C
【详解】根据
可得
又因为两卫星绕该行星做匀速圆周运动的周期之比
为8：1，可得
根据引力差值公式
“
”
，其中M 和k 相同，所以
故选C。
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．
【答案】D
【详解】卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
其中
为引力常量，
为地球质量，
为轨道半径，
为角速度，为线速度。
推导得
A．由
，由于轨道半径不同，则
，故A 错误；
B．由以上分析可知，
，与
有关，
，故B 错误；
C．由以上分析可知，
，与
有关，
，故C 错误；
D．由以上分析可知，
，与
无关，故D 正确。
故选D。选B。
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
【答案】D
【详解】A．根据题意，设地球与太阳间距离为
，则小行星公转轨道的半长轴为
由开普勒第三定律有
解得
年
故A 错误；
B．从远日点到近日点，小行星与太阳间距离减小，由万有引力定律
可知，小行星受太阳引力
增大，故B 错误；
cC．由开普勒第二定律可知，从远日点到近日点，小行星线速度逐渐增大，故C 错误。
D．由牛顿第二定律有
解得
可知
即小行星在近日点的加速度是地球公转加速度的
，故D 正确；
故选D。
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
【答案】B
【知识点】比较不同轨道上的卫星物理量、开普勒第三定律、卫星发射及变轨问题、开普勒第二定律
【详解】A．冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得
整理得
A 错误；
B．根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B 正确；
C．近月点从捕获轨道到冻结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运行时
近月点的速度，C 错误；
D．两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行
时近月点的加速度，D 错误。
故选B
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
【答案】AC
【详解】A．在星球表面，根据
可得
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
，可得该行星表面的重力
加速度大小
故A 正确；
B．在星球表面上空，根据万有引力提供向心力
可得星球的第一宇宙速度
行星的质量和半径分别为地球的
和
，可得该行星的第一宇宙速度
地球的第一宇宙速度为
，所以该行星的第一宇宙速度
故B 错误；
C．背罩分离前，探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动，对探测器受力分析，可知探测器
“
”
与保护背罩之间的作用力
背罩分离后，背罩所受的合力大小为
“
”
4000N，对背罩，根据牛顿第二定律
解得
故C 正确；
D．背罩分离后瞬间探测器所受重力对其做功的功率
“
”
故D 错误。
故选AC。
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
【答案】AC
【详解】A．卫星未发射时静置在赤道上随地球转动，角速度与地球自转角速度相等，卫星发射后在地球
同步轨道上做匀速圆周运动，角速度与地球自转角速度相等，则卫星未发射时和在轨道上运行时角速度之
比为
，故A 正确；
B．根据题意，由公式
可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则线速度之比为
轨道半径之比
，故B 错误；
C．根据题意，由公式
可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，由于角速度相等，则向心加速度
之比为轨道半径之比
，故C 正确；
D．根据题意，由公式
可知，卫星未发射时和在轨道上运行时，受到地球的万有引力之比与轨道
半径的平方成反比，即
，故D 错误。
故选AC。
