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衛星種類、發射、變軌及運行規律問題
2025高考物理熱點模型
衛星種類、發射、變軌及運行規律問題
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模型概述
1.人造衛星
(1)赤道軌道：衛星的軌道在赤道平面內，同步衛星就是其中的一種.
(2)極地軌道：衛星的軌道過南北兩極，即在垂直于赤道的平面內，如極地氣象衛星，
(3)其他軌道：除以上兩種軌道外的衛星軌道.
所有衛星的軌道平面一定通過地球的球心
極地軌逆
N
地軸
其他軌道
赤道軌道
赤道軌道
極地軌道
逆行軌道
順行軌道
傾斜軌道
2.衛星種類
(1)同步衛星：相對于地面靜止且與地球自轉具有相同周期的衛星叫地球同步衛星.同步衛星有以下特點：
①軌道平面一定：軌道平面與赤道平面共面.
②周期一定：與地球自轉周期相同，即T=24h
③角速度一定：與地球自轉的角速度相同.
④高度一定：根據GM=m4紅
GM=4,23×10km,衛星離地面高度h=-R=
r得，r=
5.6R=3.56×10'm（為恒量).
⑤繞行方向一定：與地球自轉的方向一致。
(②)極地衛星：運行時每圖都經過南北兩極，由于地球自轉，極地衛星可以實現全球覆蓋。
(3)近地衛星：軌道在地球表面附近的衛星，其軌道半徑r=(地球半徑)，運行速度等于第一宇宙速度U=
7.9km/s(人造地球衛星做勻速圓周運動的最大運行速度)，T=85min(人造地球衛星的最小周期)。
注意：近地衛星可能為極地衛星，也可能為赤道衛星。
近地衛星可能為極地衛星，也可能為赤道衛星
(④)傾斜軌道“同步”衛星：如果某衛星運行在一個軌道平面和赤道平面夾角不為0°的軌道上時，則稱該衛
星被叫做傾斜軌道衛星，該夾角也被稱為“軌道傾角”。若該衛星的運行周期等于地球的自轉周期，則該衛
星為傾斜軌道同步衛星。與常規的同步軌道相比，同步衛星傾斜軌道的軌道平面呈現傾斜狀態，只是周期
與地球自轉同步，不能實現定點懸停。
(⑤)月球：繞地球的公轉周期T=27.3天，月球和地球間的平均距離約38萬千米，大約是地球半徑的60倍
3.衛星發射
(1)第一宇宙速度：7.9k/s,它是衛星的最小發射速度，也是地球衛星的最大環繞速度.
第一宇宙速度推導
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.
第一宇宙速度是發射人造衛星的最小速度，也是人造衛星的最大環繞速度，此時它的運行周期最短，Tm=
2/8=5078s≈85mim
(2)第二宇宙速度（脫離速度）：11.2ks,使物體掙脫地球引力束縛的最小發射速度.
(3)第三宇宙速度（逃逸速度）：16.7k/s,使物體掙脫太陽引力束縛的最小發射速度.
(4)宇宙速度與運動軌跡的關系
①v發=7.9km/s時，衛星繞地球表面做勻速圓周運動
第三宇宙速度
16.7千宋/積
②7.9km/s落二宇窗逸度
③11.2km/s≤v發<16.7km/s,衛星繞太陽運動.
11.2千米/物
路
④v發≥16.7k/s,衛星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間.
第一宇宙速度
《環繞追度)
4,地球同步衛星與赤道物體的區別：屬于同軸轉動，角速度、周期相同。
7.9千米/秒
h
心愛
r=R+h
GMm
-Ex=m
G
Mm
=71
5.同步衛星、近地衛星和赤道上物體比較
赤道上
同步
物體
衛星
2
3
4
如圖所示，2為近地衛星，軌道半徑為T2;3為地球同步衛星，軌道半徑為T3;4為高空衛星，軌道半徑為T4;1
為赤道上隨地球自轉的物體，軌道半徑為T
分析思路：
①比較赤道上物體與同步衛星，用同軸轉動的知識分析：
②比較近地衛星、同步衛星、高空衛星，用天體軌道與運動規律分析：

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