天體問題中的六大問題（復習講義）-2026高考物理二輪復習原卷版

■01

考情解碼?命題預警

考點要求考頻2025年2024年2023年

衛星相關

2024?甘肅、2024?浙

的超重與簡單應用中頻2023?北京、

江、

失重

衛星的追2023?廣東、2023?湖北、2023?

綜合應用中頻2025?四川、

及與相遇浙江、2023?重慶、

雙星及多

簡單應用低頻2024?重慶、2023?福建、

星問題

星球的瓦

簡單應用低頻

解與黑洞

考情分析：

1.命題形式：回選擇題口實驗題□計算題

2.命題分析：高考對這部分內容的考查，大多以選擇題的形式出現，命題情境常結合我國航天成就，如神

舟飛船、天宮空間站、嫦娥探月工程等，此類情境既考查知識應用，又增強學生的科技自豪感。試題的核

心兒乎都圍繞圓周運動模型展開，以萬有引力充當向心力為基本方程。衛星相關的超重與失重常與變軌問

題（如從低軌到高軌、返回制動）緊密結合主要考查衛星或航天器在發射、返回等非勻速圓盾運動階段的

瞬時狀態。衛星的追及與相遇本質是圓周運動中的追及相遇問題。雙星及多星問題考杳萬有引力提供向心

力構成的穩定系統。核心特征是系統中的天體繞著它們共同的質心（質量中心）做圓周運動。

3.備考建議：本講內容備考時候，透徹理解萬有引力定律、牛頓運動定律（尤其是圓周運動的向心力）、

開普勒三定律是解決所有衛星和天體運動問題的基石。練習從復雜的文字描述或新情境中迅速識別出對應

的物理模型（是中心天體模型？雙星模型？追及模型？瓦解臨界？黑洞臨界？），并能將新情境參數代入

到熟悉的模型框架中求解。

4.命題情境：

①生活實踐類：國家重大航天工程（探月、探火、空間站）：重大天文發現（引力波、黑洞照片、脈

沖星）；現代天文觀測背景（如中子星、脈沖星的局速自轉）

②學習探究類：太空電梯中的超重與失重分析；地球同步衛星與低軌道衛星的追及問題

5.常用方法：構建模型、分析和推理，“重力加速度法”、“環繞法”兩個模型（天上模型：萬有引力提

供向心力規律來分析天體運動問題；地上模型：萬有引力等于重力（忽略自轉）），比例法分析問題

復習目標：

1.會分析天體的追及相遇問題。

2.掌握雙星、多星模型，會解決相關問題。

3.會應用萬有引力定律解決星球“瓦解”和黑洞問題。

02

體系構建?思維可視

磔：包程和回收時的

衛星相關a口超重三天重問題

夫重：衛星進入軌道后正常運轉時

是1生到最近：

反向

是近至層近

同向反向

必衛星ig及、相遇問題

天

體

備

問

題

基

中雙星問題向心力由彼此間的萬有引力提供

的

礎

六

知

大周期及角速庠都相同

問

識

題

航道半徑與它們N間叼距離關系

多星問題

Qw

，I、3〃

/M'L；；\

m(j—O--Qm:\L：\

工RR；；76、\

niQ................-,二-濁士

■JRm'—‘

星球BZJ瓦解問題臨界條f牛是赤道上的初體所受國求的引力

里同天體逃逸速園逃逸回應為其第一宇宙速度的2倍）超過光速

必

問題

失重

重與

的超

相關

衛星

考—

題

問踐

、相遇

追及

型衛星

題

星問

與多

雙星

歸——

題

洞問

與黑

瓦解

星球

L一

必

備

周運動

勻速圓

止）做

為靜

體（視

心天

境中

體圍

型：天

本模

-個基

----

?--

方

ma

r=

=■

'r=w

mco

—=

^=w

G竺

本公式

法一條基

「

技J

Z

=R

GM

金代換

一個黃

J

巧S

;

夫里

里三

的超

用中

律應

二定

頓第

；牛

矢生

重與

的超

衛星

生

三失

超生

中膠

形僑

僑凹

拱形

運就

圓周

廄念

易混涓

點

易錯

r

徑上

一直

在同

是占

江巴

次砧

:王苣

渥I礴

、相

）后及

衛星

區

與誤

事15

注專

計算

03

「核心突破?靶向攻堅1

?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”是衛星進入軌道的和回收時的,此情景與“升降機”中物體超

重相同.

“失重”是衛星___________________________,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一平面內做勻速圈周運動，當時我自們稱之為

兩衛星問題O

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

q得分速記：

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，即

m/n,2「2

G―=m{CD}八，G—―^-=m2co2r2.

②兩顆星的，即3=T2,coi=co2.

③兩顆星的軌道半徑與它們之間的距離關系為：r,+r2=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7=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：

[M''Gm2GMm

mQ—O?--Ow(2R)212TM向

\*RR/；

__J

常見的三星模型

??、

爺-Xcos30°X2=ina向

m0-------'0

而二二①6

：：'\Ozz：\智Xcos45^24^^,

：:LX、一：；

常見的四星模型m、—?

嚴

/;\LXcos30°X2+罟向

續二罌4

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,

GMm，出機星球瓦解，當，。/爺時，星球穩定運行.

即an序=〃uo~R,得當（D

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.，

該天體就是黑洞.

考向1衛星相關的超重與失重問題

亟（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

【變式訓練1?變角度】'獷新角聞（2025?遼寧丹東?二模）（多選）2024年9月25R,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，返回大勺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

考向2衛星追及、相遇問題難

陋（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以：％=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

【變式訓練1?變考法】‘曠新考法］（2025?廣西南寧?模擬預測）2（）25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的軌道半徑大于王星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T

C.衛星A的周期等于T

D.衛星B的周期等于77

考向3雙星與多星問題難

題施度］（2U25?海南?模擬預測）“二月二，龍抬頭”是中國民間傳統U