2026届高考物理一轮复习第五章 万有引力与宇宙航行：第2讲 人造卫星 宇宙速度（课件 学案，共2份）

物理 第讲　人造卫星　宇宙速度 (对应人教版必修第二册相关内容及问题) 　第七章第4节阅读“宇宙速度”这一部分内容，发射地球卫星的最小速度是多少？有哪两种计算方法？ 提示：7．9 km/s。 方法一：＝，v＝＝7．9 km/s； 方法二：mg＝，v＝＝7．9 km/s。 　第七章第4节[科学漫步]，黑洞的特点是什么？ 提示：黑洞是引力非常大的天体，光以3×108 m/s的速度都不能从其表面逃逸。 　第七章[复习与提高]B组T4。 提示：4 h。地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由＝mr，可得T＝，故卫星与地球间的距离变小。要想仅用三颗同步卫星来实现地球赤道上任意两点之间保持无线电通信的目的，最小的轨道半径对应的几何关系为卫星连线正好和地球相切，如图所示。由几何关系可推出最小半径，从而得到最小周期。 考点一　卫星运动参量的分析 1．环绕天体(卫星)运行问题分析 将环绕天体或卫星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) 拓展：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”。 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 ①其中的静止卫星，轨道平面与赤道共面，且与地球自转的方向相同。 ②周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86400 s。 ③角速度大小一定：与地球自转的角速度大小相同。 ④高度一定：据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。 1．人造地球卫星绕地球运动，其轨道平面一定过地心。(　　) 2．地球同步卫星一定在赤道的正上方。(　　) 答案：1．√　2．× 例1　(2025·陕西省安康市高三上期中)地球可看作半径为R的均质球体，已知地球同步卫星距地面的高度为h，地球表面的重力加速度大小为g(不考虑地球自转造成的影响)，则地球同步卫星绕地球做圆周运动的环绕速度为(　　) A． B． C． D． [答案]　C [解析]　设地球的质量为M，对地球表面一质量为m′的物体，有＝m′g，可得GM＝gR2，设同步卫星的质量为m，由万有引力提供向心力可得＝m，可得地球同步卫星绕地球做圆周运动的环绕速度为v＝＝，故选C。 例2　(2024·辽宁省辽阳市高三下第一次模拟)(多选)设想将来发射一颗人造卫星，其绕地球运行的轨道半径是月球绕地球运行轨道半径的。该卫星与月球绕地球做匀速圆周运动时的(　　) A．周期之比为1∶8 B．线速度大小之比为8∶1 C．向心加速度大小之比为16∶1 D．角速度之比为4∶1 [答案]　AC [解析]　对绕地球做匀速圆周运动的人造卫星和月球，根据万有引力提供向心力可得＝mr＝m＝ma＝mω2r，可知T＝，v＝，a＝，ω＝，则周期之比为＝＝，线速度大小之比为＝＝，向心加速度大小之比为＝＝，角速度之比为＝＝，故A、C正确，B、D错误。 例3　(教科版必修第二册·第三章[本章复习题]T3改编)经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间，已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里，假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较(　　) A．“神舟星”的轨道半径大 B．“神舟星”的公转周期大 C．“神舟星”的加速度大 D．“神舟星”受到的向心力大 [答 ... ...