专题11天体运动(解析版)

1、20152020 年六年高考物理分类解析专题 11、天体运动一 2020 年高考题1（2020 年 7 月浙江选考）火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动， 火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为32，则火星与地球绕太阳运动的 （A 轨道周长之比为 23B 线速度大小之比为 3: 2C角速度大小之比为 2 2 :3 3D向心加速度大小之比为9 4参考答案】 C名师解析】由圆周长公式c=2 r 可知火星与地球绕太阳运动的轨道周长之比为3 2，选项 A 错误；由GMm2r2v=m ，r解得 v=2 3 ，选项 B错误；由 G Mm2 r=mr 2，解

2、得2 2 :3 3，49，选项选项 D 正确；由 G Mm2 =ma 解得 a= G M2 火星与地球绕太阳运动的向心加速度大小之比为 r 2r 2D 错误。2019 年高考题1（2019全国理综 III 卷15）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为 a 金、a 地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v 地、v火。已知它们的轨道半径 R金R地R 火 ，由此可以判定A a 金a 地a 火B a 火a 地a 金C v 地v 火v 金D v 火v 地v 金参考答案】 A名师解析】 由 G Mm2 =ma，解得 a=GM2R2R2已知它们的轨道半径R金 R地

3、 R火，由此可以判定 a 金a地a 火，选项 A 正确 B 错误；由GMm2 =m v2 ，解得 v= GM已知它们的轨道半径R 金R 地R 火，由此可以判定 v 火 v 地 v 金，选项 CD 错误。 三 2018 年高考题1.（2018高考理综 II·16）2018年 2月，我国 500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星 “ J0318+025 3”，其自转周期 T=5. 19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为 11 2 26.67 10 11 N m2/ kg 2 。以周期 T稳定自转的星体的密度最小值约为A5 109 kg/ m3B5 1012 k

4、g/ m3C5 1015 kg / m3D5 1018 kg/m3【参考答案】 .C【命题意图】本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、密度及其相关的知识点。 【解题思路】设脉冲星质量为M ，半径为 R。选取脉冲星赤道上一质元，设质量为m，由万有引力定律和牛顿第二定律可得 G Mm2 =mR（ 2 ）2，星体最小密度 =M/V ，星球体积 V= 4 R3，联立解得： = 3 2 ，R2 T 3 GT 2 代入数据得 =5×1015kg/m，选项 C 正确。2.（2018 高考全国理综 I） 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

5、并前约 100 s 时，它们相距约 400 km ，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各自的自转角速度参考答案】 BC命题意图】 本题考查天体运动、万有引力定律、牛顿运动定律及其相关的知识点。解题思路】双中子星做匀速圆周运动的频率 f=12Hz （周期 T=1/12s），由万有引力等于向心力，可得，G m1m2 2 =m1r1（2f）2，G m1m2 2 =m2r2（ 2f） 2， r1+ r 2=r=40km ，联立解得：（m1+m2）=（ 2

6、f）2Gr3，选项 r 2r2B 正确 A 错误；由 v1=r1=2f r1，v2=r2=2f r 2，联立解得： v1+ v 2=2 f r，选项 C 正确；不能得出各自自 转的角速度，选项 D 错误。.3. （2018 年 4 月浙江选考）土星最大的卫星叫 “泰坦”（ 如图），每 16 天绕土星一周，其公转轨道半径为已知引力常则土星的质量约为参考答案】 B名师解析】：卫星受到的万有引力提供向心力，得：其中： ； 天 ，引力常量 ，代入数据可得：4.（ 2018 海南高考物理）土星与太阳的距离是火星与太阳距离的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

7、D.土星运行的角速度大小比火星的大参考答案】 B命题意图】此题考查万有引力定律、天体的运动及其相关的知识点。解题思路】根据题述，土星与太阳的距离是火星与太阳距离的的半径是火星围绕太阳做匀速圆周运动轨道半径的，故 B正确， A、C、D错误。6 倍多。由此信息可知6 倍多，即土星围绕太阳做匀速圆周运动6 倍多，根据万有引力等于向心力，GMm22=m v 可知， r轨道半径越大，运行速率越小，即土星运行的速率比火星的小，选项B 正确；根据万有引力等于向心力，MmG 2 =mr r22 可知，轨道半径越大，周期越大，即土星运行的周期比火星的大，选项 TC 错误；根据万有引力等于向心力， G 2 =mr

8、2 可知，轨道半径越大，角速度越小，即土星运行的角速度大小比火星的 r2小，选项 D 错误。根据题述信息，不能得出土星的质量比火星质量的关系，选项 A 错误。四 2017 年高考题1. （2017全国 II 卷· 19）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点， Q为远日点， M，N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0 ,若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过 M、Q 到N 的运动过程中A. 从P到M 所用的时间等于 T0/4B. 从 Q到N 阶段，机械能逐渐变大C. 从P到 Q阶段，速率逐渐变小D. 从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功【参考答

9、案】 CD【名师解析】：由开普勒第二定律可知， v近 v远，则tPM tMQ，故tPM T0 ，选项 A 错误；整个过程只受4 太阳的万有引力作用，机械能守恒，选项 B 错误；从 P到 Q 阶段，万有引力做负功，根据动能定理，海王 星的动能减小，速率逐渐减小，选项 C 正确；从 M 到 Q 的过程中，万有引力与海王星速度方向的夹角为钝 角，万有引力做负功，从 Q 到 N 的过程，万有引力与速度方向的夹角为锐角，万有引力做正功，即从 M 到N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项 D 正确。 五 2016 年高考题1. （2016 高考海南物理）通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。

10、假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是A. 卫星的速度和角速度B.卫星的质量和轨道半径C.卫星的质量和角速度D. 卫星的运行周期和轨道半径【参考答案】 AD名师解析】卫星绕冥王星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由2Mm v2Mm2G =m， G 2 =mr ，联rr23立消去 r，可得冥王星的质量 M= v ，选项 A正确。由G Mm2 =mr（2 ）2，解得G r 2 T4 2r3M= 2 ，选项 D 正确。GT2测出卫星的质量和轨道半径或测出卫星的质量和角速度，不能计算出冥王星的质量，选项BC 错误。六 2015

11、年高考题1（ 2015 ·江苏）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星 研究太阳系外行星的序幕。 “51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为“51 peg b”的发现拉开了4 天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为11 ，该中心恒星与太阳的质量比约为（20A）10B）C）5D） 10参考答案】名师解析】由G M2m =mrr222T2 4 2解得 3 = ，由此可得该中心恒星与太阳的质量比约为r3 GMMMs32 r 3 Ts32 rs T321 3 365 220 4=1，选项 B 正确。2、（2015 ·天津） P1、P2为相距遥远的两颗行

12、星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星 S1、S2 做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离rB、P1 的第一宇宙速度比 P2的小2P2周围的 a 与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同，则（C、S1的向心加速度比 S2 的大D、S1 的公转周期比 S2 的大参考答案】 AC名师解析】两行星的球体半径相同，对行星周围空间各处物体来说，万有引力提供加速度，故有mMG2rma ，由图可知，在相同距离 r处， P1的较大，故可知行星 P1的质量比 P2的大，即 P1的平均密度比 P2的大，所以选项 A 正确；由图可知， P1表面的重力加速

13、度比 P2 的大，由第一宇宙速度公式vgr 可知， P1的第一宇宙速度比 P2大，所以选项 B 错误；对卫星而言，万有引力提供向心加速度，即GM2 ，根据行星 rP1的质量比 P2的大，可知 S1的向心加速度比 S2的大，所以选项 C 正确；根据 GMm2 r242m2T2r 和行星 P1 的质L1 建立空间站，使其与a3 表示地球同步卫星向心量比 P2的大，可知， S1的公转周期比 S2的小，所以选项 D 错误； 3（ 2015 ·山东）如图，拉格朗日点 L1 位于地球和与月球连线上，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

14、在拉格朗日点 月球同周期绕地球运动。以 a1、a2 分别表示该空间站与月球向心加速度的大小，C a3> a1> a2D a3> a2> a1参考答案】 D【名师解析】由于空间站建在拉格朗日点，该点与月球同周期绕地球运动。根据由于同步卫星轨道半径较小，根据a= GM2 可知， a3> a1，选项 D 正确。r242 a=4T2r ，可知， a2> a1。4（2015·安徽）由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O 在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、 B、C 三颗星体质量不相同时的一般情况） 。若 A 星体质量为2m，B、 C 两星体的质量均为 m，三角形的边长为 a，求：A 星体所受合力大小 FA ；1)2)B 星体所受合力大小 FB ；3)C 星体的轨道半径 RC ；4)三星体做圆周运动的周期T。解析】：(1)由万有引力定律，A 星体所受B、C 星体的引力大小为：FBA=G mAm2Br22m2= G 2 = F CAa方向如图。则合力的大小为：FA =2F BA cos30°= 2 3 G2)同上， B 星体所受 A、FAB=G mAm2B