高中物理天體運(yùn)動(dòng)真題

1A.1:5B.1:4C.1:1D.土星運(yùn)行的角速度大小比火星的大A.周期B.角速度C.線速度D.向心加速度體為質(zhì)量均勻分布的球體，萬(wàn)有引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2.以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為A.5×104kg/m3B.5×101zkg/m3C.5×1015kg/m3D.5×1018kg/m35.為了探測(cè)引力波，“天琴打算”估量放射地球衛(wèi)星P,其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為()A.2:1B.4:16.假設(shè)想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在月地距離約為地球半徑60倍的狀況下，A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的C.自由落體在月球外表的加速度約為地球外表D.蘋果在月球外表受到的引力約為在地球外表的A.質(zhì)量之積B.質(zhì)量之和C.速率之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度8.利用引力常量G和以下某一組數(shù)據(jù)，不能計(jì)算出地球質(zhì)量的是〔〕A.地球的半徑及地球外表四周的重力加速度〔不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響〕B.人造衛(wèi)星在地面四周繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度及周期C.月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及月球與地球間的距離D.地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及地球與太陽(yáng)間的距離9.地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍。假設(shè)在月球和地球外表同樣高度處，以一樣的月A.9:4B.6:1C.3:2210.2023年4月，我國(guó)成功放射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間試驗(yàn)室完成了首次交會(huì)對(duì)接，對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來(lái)的軌道〔可視為圓軌道〕運(yùn)行.與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行相比，組合體運(yùn)行的()A.角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B.線速度小于第一宇宙速度C.周期小于地球自轉(zhuǎn)周期D.向心加速度小于地面的重力加速度A.使飛船與空間試驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間試驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B.使飛船與空間試驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間試驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.飛船先在比空間試驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船漸漸靠近空間試驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D.飛船先在比空間試驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船漸漸靠近空間試驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接13.利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，假設(shè)仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為〔〕A.1h14.國(guó)務(wù)院批復(fù)，自2023年起將4月24日設(shè)立為“中國(guó)航天日”。1970年4月24日我國(guó)首次成功放射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，目前照舊在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2060km;1984年4月8日成功放射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35786km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a?,東方紅二號(hào)的加速度為a?,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a?,則a?a?a的大小關(guān)系為()A.a?>a?>a?B.a?>a?系式正確的有〔〕A·TA>TN轉(zhuǎn)移軌道SS17.如圖，拉格朗日點(diǎn)L?位于地球和月球連線上，處在該點(diǎn)的物體在地a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下推斷正確的選項(xiàng)是()A.a?>a?>a?B.a?>a?>a?C.a?>a?>a?D.a?>a318.如以下圖，飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球相對(duì)飛行器的張角為θ,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.軌道半徑越大，周期越長(zhǎng)B.軌道半徑越大，速度越大C.假設(shè)測(cè)得周期和張角，可得到星球的平均密度D.假設(shè)測(cè)得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度19.如以下圖，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為M,半徑為R.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為GMmB.一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力小于C.兩顆衛(wèi)星之間的引力大小D.三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力大小20.迄今覺察的二百余顆太陽(yáng)系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Gliese581”運(yùn)行的行星“G1-581c”卻很值得我們期量是太陽(yáng)質(zhì)量的0.31倍.設(shè)該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則()A.在該行星和地球上放射衛(wèi)星的第一宇宙速度一樣B.假設(shè)人到了該行星，其體重是地球上的2C.該行星與“Gliese581”的距離是日地距離的D.由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大，地球上的米尺假設(shè)被帶上該行星，其長(zhǎng)度確定會(huì)變短21.“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)、中軌道衛(wèi)星和傾斜同步衛(wèi)星組成。地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星都在圓軌道上運(yùn)行，它們距地面的高度分別約為地球半徑的6倍和3.4倍，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A.靜止軌道衛(wèi)星的周期約為中軌道衛(wèi)星的2倍B.靜止軌道衛(wèi)星的線速度大小約為中軌道衛(wèi)星的2倍C.靜止軌道衛(wèi)星的角速度大小約為中軌道衛(wèi)星D.靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大小約為中軌道衛(wèi)星的22.a是地球赤道上一棟建筑，b是在赤道平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)、距地面9.6×106m的衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，某一時(shí)刻bc剛好位于的正上方(如圖甲所示),經(jīng)48h,a、b、c的大致位置是圖乙中的(取地球半徑R=6.4×106m,地球外表重力加速度g=10m/s2)π=10))B23.宇宙飛船以周期為T繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于地球遮擋陽(yáng)光，會(huì)經(jīng)受“日全食”過(guò)程，如以下圖。地球的4半徑為R,地球質(zhì)量為M,引力常量為G,地球自轉(zhuǎn)周期為T?.太陽(yáng)光可看作平行光，宇航員在A點(diǎn)測(cè)出的張角A.飛船繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度D.飛船周期為設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球外表放射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)轉(zhuǎn)，從開頭放射到對(duì)接完成需要對(duì)“玉兔”做的功為()A.R,月面的重力加速度為g月.以月面為零勢(shì)為引力常量，M為月球質(zhì)量，假設(shè)無(wú)視月球的24.石墨烯是近些年覺察的一種材料，其超高強(qiáng)度及超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使21世紀(jì)的世界發(fā)生革命性變化，其覺察者由此獲得2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).用石墨烯制作超級(jí)纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢(mèng)鄉(xiāng)有望在本世紀(jì)實(shí)現(xiàn).科學(xué)家們?cè)O(shè)想，通過(guò)地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯沿著這條纜繩運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換.(1)假設(shè)“太空電梯”將貨物從赤道基站運(yùn)到距地面高度為h的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為m的貨物相對(duì)地心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能.設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為w,地球半徑為R.(2)當(dāng)電梯倉(cāng)停在距地面高度h?=4R的站點(diǎn)時(shí)，求倉(cāng)內(nèi)質(zhì)量m?=50kg的人對(duì)水平地板的壓力大小.取地面四周重力加速度g=10m/s2,地球自轉(zhuǎn)角速度w=7.3×10-srad/s,地球半徑R=6.4×103km.25.萬(wàn)有引力定律提示了天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地上物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有內(nèi)在的全都性.5(1)用彈簧秤稱量一個(gè)相對(duì)于地球靜止的小物體的重量，隨稱量位置的變化可能會(huì)有不同的結(jié)果.地球質(zhì)量為M,自轉(zhuǎn)周期為T,萬(wàn)有引力常量為G.將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體，不考慮空氣的影響.設(shè)在地球北極地面稱量時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)是F?算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字);b.假設(shè)在赤道地面稱量，彈簧秤讀數(shù)為F?,求比的表達(dá)式.值(2)設(shè)想地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑為r、太陽(yáng)的半徑為R,和地球的半徑R三者均減小為現(xiàn)在的1.0%,而太陽(yáng)和地球的密度均勻且不變.僅考慮太陽(yáng)和地球之間的相互作用，以現(xiàn)實(shí)地球的1年為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算“設(shè)想地球”的一年將變?yōu)槎嚅L(zhǎng)?26.如以下圖為“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在月球上著陸最終階段的示意圖，首先在發(fā)動(dòng)機(jī)作用下，探測(cè)器受到推力在距月面高度為h?處懸停〔速度為0,h,遠(yuǎn)小于月球半徑〕,接著推力轉(zhuǎn)變，探測(cè)器開頭豎直下降，到達(dá)距月面高度為h?處的速度為v,此后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，探測(cè)器僅受重力下落至月面.探測(cè)器總質(zhì)量為m(不包括燃料),地球和月球的半徑比為k?,球的半徑比為k?,質(zhì)量比為k?,地球外表四周的重力加速度為g,求：(1)月球外表四周的重力加速度大小及探測(cè)器剛接觸月球時(shí)的速度大??；(2)從開頭豎直下降到接觸月面時(shí)，探測(cè)器機(jī)械能的變化.懸停k發(fā)電機(jī)v227.如以下圖，質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)星球A和B在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球A和B兩者中心之間的距離為L(zhǎng).A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)，引力常數(shù)為G。(1)求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，假設(shè)無(wú)視其它星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B,月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T.但在近似處理問題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期記為?T.地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024kg和7.35×1022kg.求T?與T?兩者平方之比?！步Y(jié)果保存3位小數(shù)〕28.卡文迪許利用如以下圖的扭秤試驗(yàn)裝置測(cè)量了引力常量G?！?〕(多項(xiàng)選擇題)為了測(cè)量石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角，該試驗(yàn)裝置中實(shí)行使“微小量放大”的主要措施是(A)減小石英絲的直徑(B)增大T型架橫梁的長(zhǎng)度(C)利用平面鏡對(duì)光線的反射(D)增大刻度尺與平面鏡的距離〔2〕T型架水平橫梁長(zhǎng)度為1,質(zhì)量分別為m和m'的球，位于同一水平面內(nèi)，當(dāng)橫梁處于力矩平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得m、m’連線長(zhǎng)度為r,且與水平橫梁垂直，同時(shí)測(cè)得石英絲的扭轉(zhuǎn)角度為θ,由此得到扭轉(zhuǎn)力矩kθ〔k為扭轉(zhuǎn)系數(shù)且〕,則引力常量的表達(dá)式G=o29.如圖，P、Q為某地區(qū)水平地面上的兩點(diǎn)，在P點(diǎn)正下方一球形區(qū)域內(nèi)貯存有石油，假定區(qū)域四周巖石均勻分布，密度為p;石油密度遠(yuǎn)小于p,可將上述球形區(qū)域視為空腔。假設(shè)沒有這一空腔，則該地區(qū)重力加速度〔正常值〕沿豎直方向；當(dāng)存在空腔時(shí)，該地區(qū)重力加速度的大小和方向會(huì)與正常狀況有微小偏離。重力加速度在原豎直方向(即PO方向)上的投影相對(duì)于正常值的偏離叫做“重力加速度反?！?。為了探尋石油區(qū)域的位置和石油儲(chǔ)量，常利用P點(diǎn)四周重力加速度反?，F(xiàn)象。引力常數(shù)為G。(1)設(shè)球形空腔體積為V,球心深度為d〔遠(yuǎn)小于地球半徑〕,PQ=x,求空腔所引起的Q點(diǎn)處的重力加速度反常。(2)假設(shè)在水平地面上半徑L的范圍內(nèi)覺察：重力加速度反常值在8與kδ(k>1)之間變化，且重力加速度反常的最大值消滅在半徑為L(zhǎng)的范圍的中心，假設(shè)這種反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，試求此球形空腔球心的深度和空腔的體積。30.2023年12月，天文學(xué)家們通過(guò)觀測(cè)的數(shù)據(jù)確認(rèn)了銀河系中心的黑洞“人馬座A*”的質(zhì)量與太陽(yáng)質(zhì)量的倍數(shù)關(guān)系.爭(zhēng)論覺察，有一星體S?繞人馬座A*做橢圓運(yùn)動(dòng)，其軌道半長(zhǎng)軸為9.50×102天文單位〔地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑為一個(gè)天文單位),人馬座A*就處在該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.觀測(cè)得到S?星的運(yùn)行周期為15.2年.(2)黑洞的其次宇宙速度極大，處于黑洞外表的粒子即使以光速運(yùn)動(dòng)，其具有的動(dòng)能也缺乏以抑制黑洞對(duì)它的引力束縛.由于引力的作用，黑洞外表處質(zhì)量為m的粒子具有勢(shì)能為E=-GMmR〔設(shè)粒子在離黑洞無(wú)限遠(yuǎn)處的勢(shì)能為零),式中M、R分別表示黑洞的質(zhì)量和半徑.引力常量G=6.7×10-11N·m2/kg2,光速c=3.0×108m/s,太陽(yáng)質(zhì)量M=2.0×103okg,太陽(yáng)半徑R,=7.0×10sm,不考慮相對(duì)論效應(yīng)，利用上問結(jié)果，在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)求人馬座A*的半徑R。與太陽(yáng)半徑R之比應(yīng)小于多少〔結(jié)果按四舍五入保存整數(shù)〕.31.驚奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特別天體，探尋黑洞的方案之一是觀測(cè)雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.天文學(xué)家觀測(cè)河外星系大麥哲倫云時(shí)，覺察了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見星A和不行見的暗星B構(gòu)成.將兩星視為質(zhì)點(diǎn)，不考慮其他天體的影響，A、B圍繞兩者連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離保持不變，〔如圖〕所示.引力常量為G,由觀測(cè)能夠得到可見星A的速率v和運(yùn)行周期T.(1)可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m'的星體〔視為質(zhì)點(diǎn)〕對(duì)它的引力，設(shè)A和B的(2)求暗星B的質(zhì)量m2與可見星A的速率v、運(yùn)行周期T和質(zhì)量m1之間的關(guān)系式；運(yùn)行周期T=4.7π×104s,質(zhì)量m?=6m,試通過(guò)估算來(lái)推斷暗星B有可能是黑洞嗎?〔G=6.67×10-1Nm2/kg2,32.一宇航員到達(dá)半徑為R、密度均勻的某星球外表，做了如下試驗(yàn)：用不行伸長(zhǎng)的輕67繩拴一質(zhì)量為m的小球，上端固定于O點(diǎn)，如圖甲所示，在最低點(diǎn)給小球某一初速度，使其繞0點(diǎn)的豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得繩的拉力F大小隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。F?=4F?,設(shè)R、m、引力常量G和F,為量，無(wú)視各種阻力。則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A.該星球外表的重力加速度B.衛(wèi)星繞該星球的第一宇宙速度C.星球的密度為甲乙D.小球過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為033.科技日?qǐng)?bào)北京2023年9月6日電，英國(guó)《自然·天文學(xué)》雜志發(fā)表的一篇論文稱，某科學(xué)家在銀河系中心四周的超過(guò)光速時(shí)，該天體就是黑洞。己知某天體與地球的質(zhì)量之比為k。地球的半徑為R,地球衛(wèi)星的圍繞速度〔即第一宇宙速度)為v,光速為c,則要使該天體成為黑洞，其半徑應(yīng)小于()34.2023年10月19日，我國(guó)放射的“神舟十一號(hào)”載人飛船與“天宮二號(hào)”空間試驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接。隨后，航天員景海鵬、陳冬先后進(jìn)入“天宮二號(hào)”空間試驗(yàn)室，開啟30天的太空生活，將