第7章 微专题4 天体运动中的几类典型问题-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课时素养训练word（人教版）

微专题4　天体运动中的几类典型问题 一、单项选择题:本题共6小题。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.“嫦娥二号”卫星已成功发射,如图所示,这次发射后卫星直接进入近地面附近、远地点高度约38万千米的地月转移椭圆轨道,地球的球心位于该椭圆的一个焦点上,A、B两点分别是卫星运行轨道上的近地点和远地点。若卫星所受的阻力忽略不计,则(　D　) A.运动到A点时其速率可能大于11.2 km/s B.运动到B点时的速率大于运动到A点时的速率 C.若要卫星在A点所在的高度做匀速圆周运动,需在A点加速 D.若要卫星在B点所在的高度做匀速圆周运动,需在B点加速 解析:11.2 km/s为第二宇宙速度,如果运动到A点时其速率大于 11.2 km/s,将会摆脱地球的引力,A错误;根据开普勒第二定律知,卫星在椭圆轨道近地点A的速率大于在远地点B的速率,B错误;因为由低轨道转至高轨道需要加速,由高轨道转至低轨道需要减速,所以,若要卫星在A点所在的高度做匀速圆周运动,需在A点减速,让其做近心运动,若要卫星在B点所在的高度做匀速圆周运动,需在B点加速,让其做离心运动,故C错误,D正确。 2.人们在距地球约4.8亿光年处观测到一个双星系统,它由黑洞和恒星围绕它们连线上的某点做圆周运动构成,在双星绕行过程中质量较大的黑洞在不断吞噬质量较小的恒星,且它们的间距在逐渐减小。若短时间内双星的运动均可视为匀速圆周运动,忽略该双星系统的质量损失,下列说法中正确的是(　D　) A.恒星的轨迹半径小于黑洞的轨迹半径 B.恒星的线速度小于黑洞的线速度 C.双星系统的角速度逐渐减小 D.双星系统的周期逐渐减小 解析:设黑洞质量为M,恒星质量为m,由万有引力提供向心力有= mω2r1=Mω2r2,其中r=r1+r2,有mr1=Mr2,由M>m得r1>r2,故恒星的轨迹半径大于黑洞的轨迹半径,故A错误;角速度相等时,线速度与轨迹半径成正比,则恒星的线速度大于黑洞的线速度,故B错误;根据T2==,随r减小,周期T减小,角速度ω增大,故C错误, D正确。 3.(2021·重庆期中)宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不会因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示,某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比rA∶rB=1∶2,则两颗天体的(　A　) A.质量之比mA∶mB=2∶1 B.转动方向相反 C.角速度之比ωA∶ωB=1∶2 D.向心力大小之比FA∶FB=2∶1 解析:双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动,则两星的角速度和周期相同且转动方向相同,故B、C错误;根据万有引力提供向心力=mArA=mBrB,由此可得mA∶mB=rB∶rA=2∶1,故A正确;两星均由万有引力提供向心力,则向心力大小相等,故D错误。 4.宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用而互相绕转,称之为双星系统。设某双星系统中的A、B两星球绕其连线上的某固定点O做匀速圆周运动,如图所示,现测得两星球球心之间的距离为L,运动周期为T,已知引力常量为G,若AO>OB,则(　D　) A.两星球的总质量等于 B.星球A的向心力大于星球B的向心力 C.星球A的线速度一定小于星球B的线速度 D.双星的质量一定,双星之间的距离减小,其转动周期减小 解析:根据万有引力提供向心力,对A有G=MA()2RA,对B有G=MB()2RB,其中L=RA+RB,解得T=,MA+MB=,故当双星的质量一定,双星之间的距离减小时,其转动周期减小,D正确,A错误;由题可知,双星的角速度相等,根据v=ωr,且AO>OB,则vA>vB,C错误;双星靠相互间的万有引力提供向心力,根据牛顿第三定律知它们的向心力大小相等,B错误。 5.如图所示,探月卫星被月球捕获后,首先稳定在椭圆轨道Ⅰ上运动,其中P、Q两点分别是轨道Ⅰ的近月点和远月点,Ⅱ是卫星绕月做圆周运动的轨道,轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切,则(　A　) A.卫星在轨道Ⅰ上运动时,在P点的线速度大于在Q点的线速度 B.卫星在轨道Ⅰ上运动时,在P点的加速度小于在Q点的加速度 C.卫星沿轨道Ⅰ运动到P点时的加速度大于沿轨道Ⅱ运动到P点时的加速度 D.卫星要从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ,需在P点加速 解析:根据开普勒第二定律知,卫星在轨道Ⅰ上运动时,在P点的线速度大于在Q点的线速度,故A正确;根据万有引力定律和牛顿第二定律得G=ma,卫星的加速度为a=,则知卫星在轨道Ⅰ上运动时,在P点的加速度大于在Q点的加速度,故B错误;卫星在轨道Ⅱ上运动到P点所受的万有引力等于在轨道Ⅰ上运动到P点所受的万有引力,根据牛顿第二定律知,C错误;卫星在轨道Ⅰ上到达P点时必须减速,使其受到的万有引力大于做圆周运动所需要的向心力,从而进入轨道Ⅱ,故