《高考物理一轮复习考点扫描》专题5.3 卫星运行规律与宇宙速度（解析版）

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2021 年一轮考点扫描微专题
专题 5.3 卫星运行规律与宇宙速度
目录
【考点扫描】.................................................................................................................................................................1
一． 解决天体(卫星)运动问题的基本思路........................................................................................................1
二．卫星运行参数的分析.....................................................................................................................................1
三．宇宙速度与运动轨迹的关系........................................................................................................................2
四．卫星的运行轨道.............................................................................................................................................2
五．同步卫星的六个“一定”............................................................................................................................3
六．近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题........................................................................................3
【典例分析】.................................................................................................................................................................4
【专题精练】.................................................................................................................................................................6
【考点扫描】
一． 解决天体(卫星)运动问题的基本思路
(1)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 G＝man＝m＝mω2r＝m
(2)在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即 G＝mg(g表示天体表面的重力加速度)。
二．卫星运行参数的分析
1．线速度：G＝m⇒v＝
2．角速度：G＝mω2r⇒ω＝
3．周期：G＝m
(
2π
T
)
2
r ⇒T＝2π
4．向心加速度：G＝ma⇒a＝
结论：r越大，v、ω、a越小，T越大．
三．宇宙速度与运动轨迹的关系
1
(1)v发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球做匀速圆周运动。
(2)7.9 km/s<v发<11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。
(3)11.2 km/s≤v发<16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。
(4)v发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
四．卫星的运行轨道
(如图所示)
(1)赤道轨道　(2)极地轨道　(3)其他轨道
注意：轨道平面一定通过地球的球心。
五．同步卫星的六个“一定”
六．近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题
如图所示，a为近地卫星，半径为 r1；b为地球同步卫星，半径为 r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径
为r3。
2
近地卫星
(r1、ω1、v1、a1)
同步卫星
(r2、ω2、v2、a2)
赤道上随地球自转的物体
(r3、ω3、v3、a3)
向心力 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力
轨道半径 r2＞r3＝r1
角速度
由＝mω2r得
ω＝，故 ω1＞ω2
同步卫星的角速度与地球
自转角速度相同，故
ω2＝ω3
ω1＞ω2＝ω3
线速度
由＝得 v＝，故 v1＞v2
由v＝rω 得
v2＞v3
v1＞v2＞v3
向心加
速度
由＝ma 得a＝，故 a1＞a2
由a＝ω2r得
a2＞a3
a1＞a2＞a3
【典例分析】
【例 1】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．b卫星转动线速度大于 7.9 km/s
B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为 aa>ab>ac
C．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为 Tc>Tb>Ta
D．在 b、c中，b的速度大
【思路点拨】：解此题抓住以下两个环节
(1)赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度(周期)；
3
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