2020年高考物理考點練習5.2中心天體質量和密度的測量(解析版)

1、20202020 年高考物理 100100 考點最新模擬題千題精練第五部分萬有引力定律和航天專題 5.25.2 中心天體質量和密度的測量選擇題1.（ 2019 廣東惠州調研）科學家發(fā)現(xiàn)了一顆距離地球14 光年的 另一個地球”沃爾夫，它是迄今為止在太陽系外發(fā)現(xiàn)的距離最近的宜居星球。沃爾夫的質量為地球的4 倍，它圍繞紅矮星運行的周期為18 天。設想從地球發(fā)射一顆科學探測衛(wèi)星圍繞沃爾夫表面運行。已知萬有引力常量為G,天體的環(huán)繞運動可看作勻速圓周運動。則下列說法正確的是（）A 從地球發(fā)射該探測衛(wèi)星的速度應該小于第三宇宙速度B 根據沃爾夫圍繞紅矮星運行的運動周期可求出紅矮星的密度C 若已知圍繞沃爾夫表面

2、運行的探測衛(wèi)星的周期和地球的質量，可近似求沃爾夫半徑D 沃爾夫繞紅矮星公轉和地球繞太陽公轉的軌道半徑的三次方之比等于.I【參考答案】 C【命題意圖】本題考查萬有引力定律、宇宙速度及其相關知識點?！窘忸}思路】根據題述可知，沃爾夫是迄今為止在太陽系外發(fā)現(xiàn)的距離最近的宜居星球，從地球發(fā)射該探測衛(wèi)星的速度應該大于第三宇宙速度，選項A 錯誤；由萬有引力等于向心力，若已知沃爾夫圍繞紅矮星運動的軌道半徑和周期，列出相關方程可得出紅矮星的質量，若再知道紅矮星的半徑可得紅矮星的密度。只知道沃爾夫圍繞紅矮星運行的運動周期不可求出紅矮星的密度，選項B 錯誤；設沃爾夫的半徑為 R，若已知圍繞沃爾夫表面運行的探測衛(wèi)星的

3、周期T,地球的質量 M，則沃爾夫的質量為 4M,由萬有引力等于向心力，G4Mm=mR （ ）2,可近似求沃爾夫半徑 R=34GMT，選項 C 正確；由于不知道紅矮星和太陽質R2TY 4兀2量的關系，不能得出沃爾夫繞紅矮星公轉和地球繞太陽公轉的軌道半徑的三次方之比，選項D 錯誤?！局R辨析】第一宇宙速度7.9km/s，是從地面發(fā)射衛(wèi)星所需要的最小速度，由于衛(wèi)星圍繞地球運動的線速度與軌道半徑有關，軌道半徑越大，其線速度越小，所以7.9km/s 也是衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動的最大速度；第二宇宙速度 11.2km/s 是人造天體脫離地球引力束縛所需的最小速度；第三宇宙速度16.7km/s 是從地球起

4、飛脫離太陽系的最低的飛行速度衛(wèi)星。凡是在地面上發(fā)射圍繞地球運動的航天器，其發(fā)射速度一定大于 7.9km/s，小于 11.2km/s ;發(fā)射脫離地球引力范圍，但是還在太陽系里運行的航天器其發(fā)射速度必須大于 11.2km/s，小于 16.7km/s ;凡是發(fā)射脫離太陽引力范圍的航天器，其發(fā)射速度一定大于16.7km/s。2 . （ 6 分）（2019 石家莊二模）2019 年 4 月 10 日,事件視界望遠鏡”項目（EHT ）正式公布了人類歷史上 第一張黑洞照片（如圖），引起了人們探索太空的極大熱情。星球表面的物體脫離星球束縛能達到無窮遠的最小速度稱為該星球的逃逸速度，可表示為v = ,其中 M

5、表示星球質量，R 表示星球半徑，G 為萬有引力常量。如果某天體的逃逸速度超過光速c,說明即便是光也不能擺脫其束縛，這種天體稱為黑洞，下列A 若某天體最后演變成黑洞時質量為Mo,其最大半徑為2GHnB .若某天體最后演變成黑洞時質量為Mo,其最大半徑為為C3.（ 2019 洛陽聯(lián)考）電影火星救援的熱映，再次激起了人們對火星的關注。某火星探測器貼近火星表面做勻速圓周運動，已知探測器速度為v,周期為 T,引力常量為 G。下列說法不正確的是（Tv3A 可算出探測器的質量m= 2GTv3B .可算出火星的質量 M= 2TGC 若某黑洞的平均密度為P,其最小半徑為3c24兀PGD 若某黑洞的平均密度為P,

6、其最小半徑為3c28兀PG【參考答案】BD【名師解析】 設黑洞的半徑為2GJIn2GMC1即有；*.，該黑洞的最大半徑為2GKn2，故 A 錯B 正確；若某黑洞的平均密度為P,其最小半徑為：二宀十故 C 錯誤，D 正確TvC 可算出火星的半徑R= 2nD 飛船若要離開火星，必須啟動助推器使飛船加速說法正確的是（）R,依題意，需要滿足【參考答案】A22nRTvMm v【名師解析】根據v=，可知火星的半徑 R=選項 C 正確；由GR2= mR，可得火星的質量 M =Tv32 心，選項 B 正確，A 錯誤；飛船若要離開火星，必須啟動助推器使飛船加速，選項D 正確。4. （2019 河南示范性高中聯(lián)考

7、）已知月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度大小為ai，地球繞太陽做勻速圓周運動的向心加速度大小為a?,月球表面的重力加速度大小為gi，地球表面的重力加速度大小為g2，地球的半徑為 R，引力常量為 G，則下列判斷正確的是（）艮C.月球繞地球做圓周運動的軌道半徑為 R -【參考答案】C【名師解析】研究月球繞地球做勻速圓周運動，根據萬有引力提供向心力解決問題地球表面的物體的重力等于萬有引由題目的條件無法求解月球的半徑和地球繞太陽做圓周運動的軌道半徑,5. （2019 南昌模擬）下表是一些有關火星和地球的數(shù)據，利用萬有引力常量G 和表中選擇的一些信息可以完成的估算是（）信息序號* *倍息內容地球一年約365天地表重力加速 度約為9. Sm/s1火星的公轉周期為687天日地距離大約 是1.5億km地球半徑約6400kmA.選擇可以估算地球質量B 選擇可以估算太陽的密度C選擇可以估算火星公轉的線速度D 選擇可以估算太陽對地球的吸引力【參考答案】AC【命題意圖】本題以表格給出有關火星和地球的數(shù)據，考查信息篩選能力、對萬有引力定律、勻速圓周運動、開普勒定律的理解和運用能力?！窘忸}思路】由 GM=mg，解得地球質量 M=