天體問題中的六大問題（講義）-2026高考物理二輪復習解析版

遜：加性上升H呈和回收盯回域辿下降過程

衛星相關ag超重與失全問題

失重：衛星進入軌道后正官運轉時

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?考點一天體問題中的六大問題?

知識點1衛星相關的超重與失重問題

“超重”是衛星進入軌道的加速上升過程和回收時的減速下降過程,此情景與“升降機”中物體超重

相同.

“失重”是衛星進入軌道后正常運轉時,衛星上的物體完全“失重”(因為重力提供向心力)，此時，

在衛星上的儀器，凡是制造原理與重力有關的均不能正常使用.

知識點2衛星追及、相遇問題

1.兩衛星在同一軌道繞中心天體同向運動，要使后一衛星追上另一衛星，我們稱之為追及問題。兩衛

星在不同軌道繞中心天體在同?平面內做勻速圈周運動，當兩星某時相距最近時我自們稱之為兩衛星相遇

問題。

2.分類

①最近到最近

兩同心轉動的衛星。入＜?)同向轉動時.，位于同一直徑上且在圓心的同側時，相距最近。從相距最近到

再次相距最近，兩衛星的運動關系滿足：

同向：%-加=2兀即(①A-COB)/=2兀或《=二U

TATB

反向：〃A+〃R=2兀BP(GA+GB)Z=2兀或二十；=1c

②最近到最遠

同向反向

兩同心轉動的衛星。入＜2)同向轉動時，位于同一直徑上且在圓心的異側時，相距最遠。從相距最近到

第一次相距最遠，兩衛星的運動關系滿足：

同向：0A-Oa=Tl即(C0A-C0B)，'=7t或;g=;。

TATB2

反向：/+外=兀即(①A-①B)/=7T或;

TA2

0痔分速記：

說明：

①由于圓周運動的周期性，相遇多次可在原來的2n的基礎上加2nn,n=0,1,2,3,，如仇\-g=2兀+2兀〃

②若兩同心轉動的衛星初始位置不在同一直徑上時，找兩衛星的運動關系時需注意初始時刻兩衛星與地

心連線之間的夾角。

知識點3雙星問題

1.模型構建：繞公共圓心轉動的兩個星體組成的系統，我們稱之為雙星系統.

2.特點:

①各自所需的向心力由彼此間的萬有引力提供,即

m/n,2「2

G―=m{CD}八，G—―^-=m2co2r2.

②兩顆星的周期及角速度都相同,即7/=T2,%=

③兩顆星的軌道半徑與它們之間的距離關系為：〃+G=L.

④兩星到圓心的距離門、「2與星體質量成反比，即伴=彳.

⑤雙星的運動周期丁=2n

\jG(/〃1+〃”)

一4兀2乙3

⑥雙星的總、質量"11+"12=丁2?

知識點4多星問題

所研究星體所受萬有引力的合力提供做圓周運動的向心力，除中央星體外，各星體的角速度或周期相同。

常見的多星模型及其規律：

Gm2GMm

0—O—Qm(2R)212TM向

工*RR/；

常見的三星模型

/1*

t/■\爺-Xcos30°X2=ina向

m0----------

而二二①6

：：'\Ozz：\

::LX：；智Xcos45^24^^,

、:/*1/

常見的四星模型m、—?

Xcos30°X2+罟向

知識點5星球的瓦解問題

當星球自轉越來越快時，星球對“赤道”上的物體的引力不足以提供向心力時。，物體將會“飄起

來”，進一步導致星球瓦解，瓦解的臨界條件是赤道上的物體所受星球的引力恰好提供向心力,即嘴=

inarR,得⑦=當,星球瓦解，當時，星球穩定運行.

知識點6黑洞

黑洞是一種密度極大、引力極大的天體，以至于光都無法逃逸，科學家一般通過觀測繞黑洞運行

的天體的運動規律間接研究黑洞.當天體的逃逸速度（逃逸速度為其第一宇宙速度的、弦倍）超過光速時,該

天體就是黑洞.

考向1衛星相關的超重與失重問題

題］（2025?遼寧錦州?一模）在2024年10月的一次太空科普活動中，神舟十七號航天員在空間站進行了關

于陀螺的有趣實驗展示。對于在空間站中處于“靜止''狀態的陀螺，下列說法正確的是（）

A.陀螺的慣性隨轉速增大而增大

B.陀螺不受地球引力作用

C.陀螺所受地球引力提供其繞地球運動的向心力

D.陀螺所受合外力為零

【答案】C

【詳解】A.陀螺的慣性只與質量有關，與轉速無關，選項A錯誤；

B.陀螺仍受地球引力作用，選項B錯誤；

C.陀螺所受地球引力提供其繞地球運動的向心力，選項CE確；

D.陀螺繞地球做圓周運動，則所受合外力不為零，選項D錯誤。

故選C。

【變式訓練1?變角度】新角度」（2025?遼寧丹東?二模）（多選）2024年9月25日，中國火箭軍向太平洋

公海海域發射一枚東風31AG洲際彈道導彈，射程達12000公里，速度達25馬赫以上（1馬赫相當于聲速），

展示了中國不斷提升的國防科技實力。若導彈的發射過程簡化成先加速上升，然后調整姿態，出了大氣層

后繞地球做勻速圓周運動，再調整姿態，先加速下降，返回大代層時受阻力作用減速，以下說法正確的是

（）

A.調整姿態后的加速下降階段導彈處于超重狀態

B.加速上升階段導彈處于超重狀態

C.勻速圓周運動階段導彈處于完全失重狀態

D.返回大氣層時的減速階段導彈處于失重狀態

【答案】BC

【詳解】A.加速下降階段，導彈具有向下的加速度，處于失重狀態，A錯誤；

B.加速上升階段導彈具有向上的加速度，導彈處于超重狀態，B正確；

C.勻速圓周運動時，萬有引力提供圓周運動的向心力，導彈處于完仝失重狀態，C正確;

D.返回大氣層時的減速階段，導彈具有向上的加速度，處于超重狀態，D錯誤。

故選BCo

考向2衛星追及、相遇問題難

網遍］（2025?甘肅白銀?模擬預測）某科幻電影中，在赤道平面上有空間站A和衛星B同向自西向

東繞地球做勻速圓周運動，兩者的軌道半徑之比公：％=4:1,空間站A處于地球同步軌道上，用超輕高強

度材料做成的“天梯”連接地面和空間站A,衛星B每次經過“天梯”旁時（對“天梯”沒有影響）會監測“天梯”

的工作狀況。從衛星B某次經過“天梯”旁開始計時，之后24h內衛星B經過“天梯”的次數為（：）

A.6次B.7次C.8次D.9次

【答案】B

【詳解】空間站A為地球同步衛星，周期7；=24h

根據開普勒第三定律，軌道半徑的三次方與周期的平方成正比，可得4=（二］=43=64

則4=8"

代入〃=24h,得衛星B的周期”=^?^4=31!

8

2%,式

空間站A的角速度必=9=Wrad/h

2九2義

衛星B的角速度g=,=?md/h

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兩者的角速度差為A&=g-絳=~~rad/h_~~rad/h=~ra(i/h

丁/=-2-萬-=--2-7rhL=-2-4,h

相遇時間間隔為Ns7萬7

12

在24小時內，相遇次數為〃=四次"7次

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故選Bo

【變式訓練1?變考法】‘管新考:引（2025?廣西南寧?模擬預測）2025年1月13日，我國自主研制的捷龍三

號運載火箭在山東海洋海域成功發射，一次將十顆衛星送入預定軌道，創造了我國海上發射的新紀錄。其

中衛星A、B在同一平面內沿同一方向繞地球做勻速圓周運動，它們之間的距離△「隨時間變化的關系如圖

所示，不考慮A、B之間的萬有引力，已知衛星A的線速度大于衛星B的線速度，下列說法正確的是（）

A.衛星A的軌道半徑大于衛星B的軌道半徑

B.衛星A、B從相距最近到相距最遠的最短時間間隔等于7

C.衛星A的周期等于7

D.衛星B的周期等于77

【答案】D

【詳解】A.A的線速度大「I」.星B的線速度，由萬有引力等于向心力G粵二川匕