7.4 宇宙航行（课时1）（举一反三）【四大题型】（解析版）-2024-2025学年人教版2019必修第二册高二物理习题.pdf

7.4宇宙航行（课时1）【三大题型】

【人教版2019】

【题型1三个宇宙速度的理解】1

【题型2人造卫星和同步卫星】6

【题型3近地卫星与黄金代换】11

【题型4卫星变轨问题】17

知识点1：对三个宇宙速度的理解

宇宙速度是在地球上满足不同要求的卫星发射速度．

1．第一宇宙速度（环绕速度）

（1）是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v

＝7.9km/s.

（2）推导：对于近地人造卫星，轨道半径r近似等于地球半径R＝6400km，卫星在轨道处所受的万有

2

引力近似等于卫星在地面上所受的重力，取g＝9.8m/s，则

2．第二宇宙速度（脱离速度）：在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人

造行星或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，其大小为11.2km/s.

3．第三宇宙速度（逃逸速度）：在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力作用，飞到太阳系以外的

宇宙空间所必需的最小速度，其大小为16.7km/s.

注意：第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度，也是最小发射速度．

知识点2：人造卫星运动问题的处理思路及规律

1．轨道及特点

（1）轨道：赤道轨道、极地轨道及其他轨道．如图所示．

（2）特点：所有的轨道圆心都在地心．

2．处理思路及规律

将人造卫星视为绕地球（或其他天体）做匀速圆周运动，所需向心力等于地球（或其他天体）对卫星的

万有引力，即：

Mmv22π2

2

G＝m＝mωr＝mr＝ma.

n

r2r(T)

GM

所以v＝，r越大，v越小，

r

GM

ω＝，r越大，ω越小，

3

r

3

r

T＝2π，r越大，T越大，

GM

GM

a＝，r越大，a越小．

2

r

注意：地球卫星的a、v、ω、T由地球的质量M和卫星的轨道半径r决定，与卫星的质量、形状等因素

n

无关．

【题1三个宇宙速度的理解】

1“”“”“”“”

【例】我国航天人发扬两弹一星精神砥砺前行，从东方红一号到北斗不断创造奇迹。北斗第

49颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道

平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星（）

A．运动速度大于第一宇宙速度

B．运动速度小于第一宇宙速度

C“”

．轨道半径大于静止在赤道上空的同步卫星

D“”

．轨道半径小于静止在赤道上空的同步卫星

B

【答案】

AB

【详解】．第一宇宙速度是指绕地球表面做圆周运动的速度，是环绕地球做圆周运动的所有卫星的最

大环绕速度，该卫星的运转半径远大于地球的半径，可知运行线速度小于第一宇宙速度，选项A错误B

正确；

CD．根据

Mm4p2

G=mr