高中物理天体运动真题（2022年整理）.pdf

1 1 天体运动 1. 2017 年 12 月，在距地球 2545 光年的恒星“开普勒-90”周围，发现了其第 8 颗行星“开普勒 90i”它绕“开普勒 90”公转的周期约为地球绕太阳公转周期的251，而其公转轨道半径约为地球公转轨道半径的81则“开普勒 90”的质量与太阳质量的比值约为（ ） A1：5 B1：4 C1：1 D2：1 2. 土星与太阳的距离是火星与太阳距离的 6 倍多由此信息可知（ ） A土星的质量比火星的小 B土星运行的速率比火星的小 C土星运行的周期比火星的小 D土星运行的角速度大小比火星的大 3. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高今年 5 月 9 日发射的“高分五号”轨道高度约为 705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为 36000km，它们都绕地球做圆周运动与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（ ） A周期 B角速度 C线速度 D向心加速度 4. 2018 年 2 月，我国 500m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期 T=5.19ms假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为 6.6710-11Nm2/kg2以周期 T 稳定自转的星体的密度最小值约为（ ） A5104kg/m3 B51012kg/m3 C51015kg/m3 D51018kg/m3 5. 为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星 P，其轨道半径约为地球半径的 16 倍；另一地球卫星 Q 的轨道半径约为地球半径的 4 倍。

P 与 Q 的周期之比约为（ ） A2：1 B4：1 C8：1 D16：1 6. 若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律， 在已知月地距离约为地球半径 60 倍的情况下，需要验证（ ） A地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的2601 B月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的2601 C自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的61 D苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的601 7. 2017 年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s 时，它们相距约 400km，绕二者连线上的某点每秒转动 12 圈将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（ ） A质量之积 B质量之和 C速率之和 D各自的自转角速度 8. 利用引力常量 G 和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是（ ） A地球的半径及地球表面附近的重力加速度（不考虑地球自转的影响） B人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期 C月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离 D地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离 9. 已知地球质量为月球质量的 81 倍，地球半径约为月球半径的 4 倍。

若在月球和地球表面同样高度处，以相同的初速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为 s月和 s地，则 s月：s地约为（ ） A9：4 B6：1 C3：2 D1：1 2 2 10.2017 年 4 月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行与天宫二号单独运行相比，组合体运行的（ ） A周期变大 B速率变大 C动能变大 D向心加速度变大 11.“天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约 380km 的圆轨道上飞行，则其（ ） A角速度小于地球自转角速度 B线速度小于第一宇宙速度 C周期小于地球自转周期 D向心加速度小于地面的重力加速度 12. 我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神州十一号”飞船与“天宫二号”对接假设“天宫二号”与“神州十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是（ ） A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 13. 利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的 6.6 倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ） A1h B4h C8h D16h 14. 国务院批复，自 2016 年起将 4 月 24 日设立为“中国航天日”。

1970 年 4 月 24 日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为 440km，远地点高度约为 2060km；1984 年 4 月 8 日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空 35786km 的地球同步轨道上 设东方红一号在远地点的加速度为 a1，东方红二号的加速度为 a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为 a3，则 a1、a2、a3的大小关系为（ ） Aa2a1a3 Ba3a2a1 Ca3a1a2 Da1a2a3 15.如图所示，两质量相等的卫星 A、B 绕地球做匀速圆周运动，用 R、T、Ek、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积下列关系式正确的有（ ） ATATB BEkAEkB CSA=SB D2B3B2A3ATRTR= 16.由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行已知同步卫星的环绕速度约为3.1103m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为 1.55103m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同， 转移轨道和同步轨道的夹角为 30， 如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为（ ） A西偏北方向，1.9103m/s B东偏南方向，1.9103m/s C西偏北方向，2.7103m/s D东偏南方向，2.7103m/s 17.如图，拉格朗日点 L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。

据此，科学家设想在拉格朗日点 L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动，以 a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小以下判断正确的是（ ） 3 3 Aa2a3a1 Ba2a1a3 Ca3a1a2 Da3a2a1 18. 如图所示，飞行器 P 绕某星球做匀速圆周运动，星球相对飞行器的张角为 ，下列说法正确的是（ ） A轨道半径越大，周期越长 B轨道半径越大，速度越大 C若测得周期和张角，可得到星球的平均密度 D若测得周期和轨道半径，可得到星球的平均密度 19. 如图所示， 三颗质量均为 m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨道上， 设地球质量为 M， 半径为 R 下列说法正确的是（ ） A地球对一颗卫星的引力大小为2R）（rGMm B一颗卫星对地球的引力小于2rGMm C两颗卫星之间的引力大小为22r3Gm D三颗卫星对地球引力的合力大小为2r3GMm 20. 迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1-58lc”却很值得我们期待该行星的温度在 O到 40之间、质量是地球的 6 倍、直径是地球的 1.5 倍、公转周期为 13 个地球日“Gliese581”的质量是太阳质量的 0.31 倍设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ） A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同 B如果人到了该行星，其体重是地球上的 232倍 C该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的36513倍 D由于该行星公转速率比地球大，地球上的米尺如果被带上该行星，其长度一定会变短 21. “北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星（同步卫星）、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成。

地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的 6 倍和 3.4 倍，下列说法中正确的是（ ） A静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的 2 倍 B静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的 2 倍 C静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的71 D静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的71 22. a 是地球赤道上一栋建筑，b 是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面 9.6106m 的卫星，c 是地球同步卫星，某一时刻 b、 c 刚好位于 a 的正上方 （如图甲所示） ， 经 48h， a、 b、 c 的大致位置是图乙中的 （取地球半径 R=6.4106m，地球表面重力加速度 g=10m/s2，= 10 ）（ ） 4 4 A B C D 23. 宇宙飞船以周期为 T 绕地球作圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示已知地球的半径为 R，地球质量为 M，引力常量为 G，地球自转周期为 T0太阳光可看作平行光，宇航员在 A 点测出的张角为 ，则（ ） A飞船绕地球运动的线速度为2Tsin2R B一天内飞船经历“日全食”的次数为0TT C飞船每次“日全食”过程的时间为2T0 D飞船周期为 T=2GMsinR2sin2R 24.2013 年我国相继完成“神十”与“天宫”对接，“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程，某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到 h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球，设“玉兔”质量为 m，月球半径为 R，月面的重力加速度为 g 月以月面为零势能面，“玉兔”在 h 高度的引力势能可表示为 Ep=）hR（RGMmh+，其中 G 为引力常量，M 为月球质量，若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为（ ） A 2R）（hhRRmg月+ B ）R2h（hRRmg月+ C ）R22h（hRRmg月+ D ）R21h（hRRmg月+ 24. 石墨烯是近些年发现的一种新材料，其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学性质有望使 21 世纪的世界发生革命性变化，其发现者由此获得 2010 年诺贝尔物理学奖用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦乡有望在本世纪实现科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换 （1）若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为 h1的同步轨道站，求轨道站内质量为 m1的货物相对地心运动的动能设地球自转角速度为 ，地球半径为 R （2）当电梯仓停在距地面高度 h2=4R 的站点时， 求仓内质量 m2=50kg 的人对水平地板的压力大小取地面附近重力加速度 g=10m/s2，地球自转角速度 =7.310-5rad/s，地球半径R=6.4103km 5 5 25. 万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性 （1）用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果已知地球质量为 M，自转周期为 T，万有引力常量为 G将地球视为半径为 R、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是 F0 a若在北极上空高出地面 h 处称量， 弹簧秤读数为 F1， 求比值01FF的表达式， 并就 h=1.0%R 的情形算出具体数值 （计算结果保留两位有效数字）； b若在赤道地面称量，弹簧秤读数为 F2，求比值。