2026年高考物理一轮复习精讲精练第25讲人造卫星宇宙速度(练习)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习精讲精练第25讲人造卫星宇宙速度(练习)(学生版+解析)，共9页。
1．（2024·广东·高考真题）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
2．（2024·河北·高考真题）2024年3月20日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h的环月椭圆冻结轨道（如图），近月点A距月心约为2.0 × 103km，远月点B距月心约为1.8 × 104km，CD为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是（ ）
A．鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12h
B．鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81：1
C．鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D．鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s
3．（2024·湖南·高考真题）2024年5月3日，“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月球之旅。相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”，本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月球半径。已知月球表面重力加速度约为地球表面的，月球半径约为地球半径的。关于返回舱在该绕月轨道上的运动，下列说法正确的是（ ）
A．其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度
B．其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度
C．其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍
D．其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍
4．（2025·河北·高考真题）随着我国航天事业飞速发展，人们畅想研制一种核聚变能源星际飞行器。从某星球表面发射的星际飞行器在飞行过程中只考虑该星球引力，不考虑自转，该星球可视为质量分布均匀的球体，半径为，表面重力加速度为。质量为m的飞行器与星球中心距离为r时，引力势能为。要使飞行器在距星球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，则发射初速度为（ ）
A．B．C．D．
5．（2022·山东·高考真题）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地球运行n圈。已知地球半径为地轴R，自转周期为T，地球表面重力加速度为g，则“羲和号”卫星轨道距地面高度为（ ）
A．B．
C．D．
模拟冲关
6．（2025·河南·模拟预测）2024年，中国天眼（FAST）发现了一颗距离地球约2000光年的脉冲星，其质量约为太阳质量的1.5倍，半径约为15km。已知引力常量为，太阳质量约为，则该脉冲星的第一宇宙速度约为（ ）
A．B．
C．D．
7．（2025·青海海东·模拟预测）火星为太阳系里四颗类地行星之一，火星的半径约为地球半径的一半，质量约为地球质量的十分之一，把地球和火星看作质量分布均匀的球体，忽略地球和火星的自转，则火星与地球的第一宇宙速度大小之比约为（ ）
A．1∶B．2∶5
C．3∶5D．2∶3
8．（2025·山东青岛·三模）我国高分十二号05星运行轨道高度为600km，地球同步轨道卫星高度为35600km，地球半径为6400km。关于05星，下列说法正确的是（ ）
A．运行周期为
B．发射速度大于11.2km/s
C．能始终定点在地球表面某位置正上方
D．与同步轨道卫星运行线速度之比为
9．（2025·重庆·二模）2025年4月24日，长征二号F遥二十运载火箭发射成功，完成了中国载人航天史上的第六次“太空会师”。空间站绕地球的运动可以看作匀速圆周运动，已知空间站离地面高度为h（约为400km），地球半径为R（约为6400km），地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则（ ）
A．悬浮在空间站内的物体，不受重力的作用
B．根据已知信息可以求得地球的平均密度为
C．空间站运行的线速度与第一宇宙速度之比约为
D．空间站的向心加速度小于赤道上物体随地球自转的向心加速度
10．（2025·山西·三模）研究发现，地球自转速率在近几年出现了反常的加快趋势，导致一天的时长比标准的24小时略短。这一现象与长期潮汐减速的预期相反，引发了科学界的广泛关注。不考虑其他变化，则由于地球自转速率的加快可能带来的影响是（ ）
A．地球赤道上的物体受到的重力变小B．地球同步卫星的轨道高度变大
C．地球的第一宇宙速度变小D．月球的公转周期变大
11．（2025·甘肃白银·模拟预测）我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新技术。已知地球和火星的半径之比约为2∶1，质量之比约为9∶1。若在地球表面抛射绕地航天器的最小抛射速度为，在火星表面抛射绕火星航天器的最小抛射速度为，则与大小之比约为（ ）
A．9∶2B．C．D．2∶9
12．（2025·陕西·模拟预测）2025年4月1日12时00分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，该卫星顺利进入在赤道上空的近地圆轨道，绕地球自西向东运动。该卫星主要用于开展手机宽带直连卫星、天地网络融合等技术试验验证。若试验成功，手机直连卫星上网不再是梦。关于该卫星，下列说法正确的是（ ）
A．站在地球赤道上的人观察到它向东运动
B．该卫星在圆轨道上运行速率大于
C．该卫星运行的加速度小于该高度处的重力加速度
D．该卫星的周期大于地球同步卫星的周期
13．（2025·湖南·一模）某天文爱好者观测绕地球做匀速圆周运动的卫星，测出不同卫星的线速度v和轨道半径r，作出图像如图所示，已知地球的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．地球的质量为
B．地球的第一宇宙速度为
C．地球表面的重力加速度为
D．线速度为的卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积为
14．（2025·辽宁·二模）国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。如图所示，“太空电梯”由地面基站、缆绳、箱体、同步轨道上的空间站和配重组成，缆绳相对地面静止，箱体可以沿缆绳将人和货物从地面运送到空间站。下列说法正确的是（ ）
A．地面基站可以建设在北京
B．箱体在上升过程中质量越来越小
C．配重的线速度大于同步空间站的线速度
D．若同步空间站和配重间的缆绳断开，配重将做向心运动
15．（2025·福建莆田·三模）如图所示，A是地球赤道上的一个物体，B是绕地球近地飞行做圆周运动的极地卫星（轨道半径可以认为等于地球半径），A随地球自转做圆周运动的向心加速度大小为绕地球做圆周运动的向心加速度大小为，考虑地球自转，则地球赤道上的重力加速度大小等于（ ）
A．B．C．D．
16．（2025·北京丰台·二模）太空电梯是人类设想的一种通向太空的设备，如图所示，在地球赤道上利用超轻超高强度材料建设直通高空的电梯，可以将卫星从地面运送到太空。已知地球质量为M，半径为R，自转角速度为ω，引力常量为G，质量为与的两个质点若相距无穷远时势能为零，则相距为r时的引力势能为。
(1)求地球同步卫星的轨道半径；
(2)利用太空电梯将一质量为m、静止在地球表面的卫星运送到同步卫星轨道，使其成为一颗同步卫星。写出上述过程卫星机械能变化量的表达式（同步卫星的轨道半径可直接用表示，结果不用化简）；
(3)已知在距离地心约为处，将卫星相对电梯静止释放，卫星恰好不能撞击到地面。若在距离地心至高度范围内，将卫星从不同位置处相对电梯静止释放，请写出释放后卫星与地心间距离如何变化。
17．（2025·安徽淮北·二模）2025年2月23日凌晨3时17分，中国“实践25号”卫星在距离地面约36000千米的同步静止轨道上，成功完成人类航天史上首次“太空加油”，为濒临退役的北斗G7卫星注入142kg推进剂，使其寿命延长8年。设北斗G7卫星和“实践25号”卫星均绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．北斗G7卫星定点于我国上空
B．北斗G7卫星的线速度大于第一宇宙速度
C．加注燃料后，北斗G7卫星的加速度大小不变
D．处在相同轨道上的“实践25号”加速可以追上北斗G7卫星
18．（2025·黑龙江吉林·模拟预测）北斗卫星导航系统是由24颗地球中圆轨道（）卫星、3颗地球静止轨道（）卫星和3颗倾斜地球同步轨道（）卫星共30颗卫星组成。已知地球半径为R，地球表面赤道处重力加速度为，两种地球同步卫星到地心的距离均为，地球中圆轨道卫星周期为同步卫星周期T的一半，如图所示。有关地球静止轨道卫星A、倾斜地球同步轨道卫星B与地球中圆轨道卫星C，下列说法正确的是（ ）
A．地球静止轨道卫星A和倾斜同步轨道卫星B均相对赤道表面静止
B．倾斜地球同步轨道卫星B的动能大于地球静止轨道卫星A的动能
C．地球表面赤道处重力加速度
D．某时刻B、C两卫星相距最近，则再经时间两卫星间距离为
19．（2025·广东惠州·模拟预测）“天关”卫星专注于高能天体物理和时域天文观测，绕地球做匀速圆周运动时离地面高度约为600km，如图为“天关”卫星与某高轨卫星的位置关系，下列说法正确的是（ ）
A．“天关”绕地运行的线速度小于地球第一宇宙速度
B．“天关”绕地运行的角速度小于地球自转的角速度
C．“天关”绕地运行的线速度小于高轨卫星的线速度
D．“天关”的机械能一定小于高轨卫星的机械能
20．（2025·四川绵阳·三模）鹊桥二号中继通讯卫星是地球与月球之间的“鹊桥”。鹊桥二号中继卫星环月运行轨道视为圆轨道，与地球同步卫星周期相同为24h，已知地球质量约为月球质量的81倍。鹊桥二号轨道半径为r，地球同步卫星轨道半径为R，则（ ）
A．B．C．D．
21．（2025·海南·三模）由于地球的自转，地球赤道和两极处的重力加速度有差别。已知赤道处重力加速度为g，两极处重力加速度为，地球可以看作半径为R的均匀球体，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）
A．地球自转的角速度大小为
B．地球自转的角速度大小为
C．同步卫星距地面的高度为
D．同步卫星距地面的高度为
22．（2025·四川南充·三模）2025年2月20日，实践25号卫星与超期服役的北斗3号G7星在3.6万公里高空对接，为G7星注入肼类推进剂，实现了人类首次地球静止轨道卫星的在轨燃料补给。下列说法正确的是（ ）
A．北斗G7星不受地球的万有引力
B．北斗G7星可能出现在北极的正上空
C．北斗G7星绕地球的公转周期约为24小时
D．实践25号卫星向正后方喷气就可以追上同轨道的北斗G7星
23．（2025·山东青岛·模拟预测）我国计划完成下一代北斗系统关键技术攻关，形成由地球同步卫星和中轨道卫星组成的星座体系。如图甲所示，同步卫星和中轨道卫星在同一平面内环绕地球同向做匀速圆周运动。两卫星之间距离随时间变化关系如图乙所示。已知地球半径为，地球表面重力加速度为，不考虑卫星间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A．与的轨道半径之比为
B．与的线速度之比为
C．图乙中的值为
D．卫星所在处的重力加速度大小为
24．（2025·河南·模拟预测）假设质量为的宇宙飞船在登月之前绕月球做半径为的匀速圆周运动，如图所示太阳光为平行光，宇宙飞船在每转一周的过程中，从到看不到太阳光，已知月球的中心为，，月球的第一宇宙速度为，引力常量为，下列说法正确的是（ ）
A．月球的半径为
B．月球表面的重力加速度大小为
C．宇宙飞船从到的运动时间为
D．宇宙飞船的角速度为
25．（2025·全国·模拟预测）2025年3月21日，神舟十九号乘组航天员在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，完成了空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装、舱外设备设施巡检等任务。将我国空间站绕地球运动的轨道看成半径为的圆轨道，其在轨运行周期约为90分钟。假设从空间站向下投放一卫星，用一长为的轻绳与卫星（有动力）相连，慢慢从空间站放下直到轻绳伸直，投放过程中及稳定时卫星、空间站、地心三者共线，之后断开连接绳且立即关闭卫星动力系统，让其独自运动。不计空气阻力，关于这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．卫星下降过程需要向前喷气
B．断开轻绳前，卫星所受合力为零
C．关闭动力系统后，卫星仍做圆周运动
D．关闭动力系统后，卫星绕地球运动的周期可能为95min
26．（2025·陕西咸阳·模拟预测）2024年9月21日发生海王星冲日现象，即海王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察海王星的最佳时间。已知地球到太阳距离为1个天文单位，海王星到太阳距离约为30个天文单位，则下列说法正确的是（ ）
A．发生海王星冲日时太阳位于地球和海王星之间的某一点
B．海王星绕太阳公转的周期约为164年
C．上一次出现海王星冲日现象是在2022年9月的某一天
D．在相同时间内，海王星、地球与太阳中心连线扫过的面积相等
27．（2025·山东滨州·二模）如图所示，地球同步轨道上的卫星A与更高轨道上的卫星B都绕地球做匀速圆周运动，且与地球自转方向相同。已知地球自转周期为，某时刻二者距离最近，再经过时间，二者第一次相距最远。则（ ）
A．B的运动周期为
B．B的运动周期为
C．A运行的线速度小于B的线速度
D．A运行的向心加速度小于B的向心加速度
28．（2025·河北·模拟预测）“北斗”卫星导航系统是我国自主研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统。假设系统中有在同一轨道平面上同向运行的两颗地球卫星P、Q，其对地张角分别为、，其中，如图所示。已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为。求：
(1)卫星P运行的线速度；
(2)两颗卫星相邻两次距离最近的时间间隔。
29．（2025·河北·模拟预测）如图所示，卫星B在轨道3上绕地球做匀速圆周运动，航天器A在近地轨道1（离地面的高度可忽略）上运动，周期为T，两个天体的轨道面重合，绕行方向相同，航天器每经过时间经过卫星B正下面一次。航天器通过转移轨道2与卫星B成功对接。地球半径为R，引力常量为G。下列说法中正确的是（ ）
A．地球的密度约为
B．地球表面重力加速度为
C．卫星B的轨道半径为4R
D．航天器从轨道1到轨道3的最短时间为
30．（2025·重庆九龙坡·二模）中国神话源远流长，以女娲命名的小行星（当成球形） 的半径约为，密度约为地球密度的一半， 它绕太阳公转轨道半径约为地球公转轨道半径的3倍。已知地球半径，地球表面重力加速度取，取。下列说法正确的是（ ）
A．150 Nuwa表面的重力加速度约为
B．150Nuwa的“第一宇宙速度”约为地球的
C．150Nuwa绕太阳公转周期约为
D．150Nuwa相邻两次离地球最近的时间间隔约为