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卫星种类、发射、变轨及运行规律问题
2025高考物理热点模型
卫星种类、发射、变轨及运行规律问题
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模型概述
1.人造卫星
(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种.
(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星，
(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道.
所有卫星的轨道平面一定通过地球的球心
极地轨逆
N
地轴
其他轨道
赤道轨道
赤道轨道
极地轨道
逆行轨道
顺行轨道
倾斜轨道
2.卫星种类
(1)同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星.同步卫星有以下特点：
①轨道平面一定：轨道平面与赤道平面共面.
②周期一定：与地球自转周期相同，即T=24h
③角速度一定：与地球自转的角速度相同.
④高度一定：根据GM=m4红
GM=4,23×10km,卫星离地面高度h=-R=
r得，r=
5.6R=3.56×10'm（为恒量).
⑤绕行方向一定：与地球自转的方向一致。
(②)极地卫星：运行时每图都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。
(3)近地卫星：轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r=(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度U=
7.9km/s(人造地球卫星做匀速圆周运动的最大运行速度)，T=85min(人造地球卫星的最小周期)。
注意：近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星。
近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星
(④)倾斜轨道“同步”卫星：如果某卫星运行在一个轨道平面和赤道平面夹角不为0°的轨道上时，则称该卫
星被叫做倾斜轨道卫星，该夹角也被称为“轨道倾角”。若该卫星的运行周期等于地球的自转周期，则该卫
星为倾斜轨道同步卫星。与常规的同步轨道相比，同步卫星倾斜轨道的轨道平面呈现倾斜状态，只是周期
与地球自转同步，不能实现定点悬停。
(⑤)月球：绕地球的公转周期T=27.3天，月球和地球间的平均距离约38万千米，大约是地球半径的60倍
3.卫星发射
(1)第一宇宙速度：7.9k/s,它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度.
第一宇宙速度推导
①方法一：
GM=
由c=mv=√
3
6.67×10×5.98×10≈7.9kms,
6.4×10°
②方法二：
由mg=m
-→w=√gR=V9.8×6.4×10≈7.9kms.
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tm=
2/8=5078s≈85mim
(2)第二宇宙速度（脱离速度）：11.2ks,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.
(3)第三宇宙速度（逃逸速度）：16.7k/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.
(4)宇宙速度与运动轨迹的关系
①v发=7.9km/s时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动
第三宇宙速度
16.7千宋/积
②7.9km/s落二宇窗逸度
③11.2km/s≤v发<16.7km/s,卫星绕太阳运动.
11.2千米/物
路
④v发≥16.7k/s,卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间.
第一宇宙速度
《环绕追度)
4,地球同步卫星与赤道物体的区别：属于同轴转动，角速度、周期相同。
7.9千米/秒
h
心爱
r=R+h
GMm
-Ex=m
G
Mm
=71
5.同步卫星、近地卫星和赤道上物体比较
赤道上
同步
物体
卫星
2
3
4
如图所示，2为近地卫星，轨道半径为T2;3为地球同步卫星，轨道半径为T3;4为高空卫星，轨道半径为T4;1
为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为T
分析思路：
①比较赤道上物体与同步卫星，用同轴转动的知识分析：
②比较近地卫星、同步卫星、高空卫星，用天体轨道与运动规律分析：

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