专题三 课时作业(二) 天体运动中的四大热点问题（Word练习）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

专题三 课时作业（二）|主题三 天体运动中的四大热点问题 1．(2023·新课标卷)2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5 800 kg的物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资(　 ) A．质量比静止在地面上时小 B．所受合力比静止在地面上时小 C．所受地球引力比静止在地面上时大 D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大 解析：选D　物资在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站中和在地面上质量相同，故A错误；设空间站离地面的高度为h，这批物资在地面上静止时合力为零，在空间站所受合力为万有引力，即F＝，在地面受地球引力为F1＝，因此有F1>F，故B、C错误；物资在空间站内绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力＝mω2r，解得ω＝，空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，即这批物资的角速度大于地球自转的角速度，故D正确。 2．(2023·渭南市适应性考试)“黑洞”是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻“黑洞”的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX­3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成。不考虑其他天体的影响，A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，若将可见星A所受暗星B的引力等效为位于O点处质量为m′的星体对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，则(　 ) A．m′＝ B．m′＝ C．m′＝ D．m′＝ 解析：选D　根据m1ω2r1＝m2ω2r2，得＝，根据G＝G，得＝，联立解得m′＝m2＝，故选D。 3．(2023·成都高三质检)(多选)2023年5月30日16时29分，神舟十六号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱径向端口。假设对接后组合体的轨道近似看成圆形，已知组合体运行周期为T，其轨道半径与地球半径的比值为n，引力常量为G。下列说法正确的是(　 ) A．空间站的运行速度小于7.9 km/s B．空间站的加速度大于9.8 m/s2 C．组合体的运行速度为 D．地球的平均密度为 解析：选AD　根据环绕模型中G＝m，整理得v＝，7.9 km/s是第一宇宙速度，也是近地卫星的环绕速度，根据上述公式可知，空间站的环绕半径比近地卫星的环绕半径大，空间站的运行速度小于7.9 km/s，故A正确；根据公式G＝ma，整理得a＝，空间站的环绕半径比地球半径大，则加速度小于地球表面重力加速度9.8 m/s2，故B错误；设地球半径为R，根据圆周运动特征，可得组合体的运行速度v＝＝，故C错误；根据G＝m，整理得M＝，根据密度公式可知ρ＝＝＝，故D正确。 4．2023年5月11日，天舟六号货运飞船与空间站组合体完成交会对接，发射取得圆满成功。在发射过程中，天舟六号货运飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与空间站实现对接，假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，则飞船(　 ) A．在轨道Ⅰ的线速度大于第一宇宙速度 B．在轨道Ⅰ上的运行周期小于空间站的运行周期 C．第一次变轨需瞬间加速，第二次变轨需瞬间减速 D．从椭圆轨道Ⅱ的A点运动到B点，动能增加 解析：选B　第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，近地卫星的轨道半径近似等于地球半径，根据G＝m，解得v＝，由于轨道Ⅰ的半径大于地球半径，则在轨道Ⅰ的线速度小于第一宇宙速度，A错误；根据G＝m，解得T＝2π，由于轨道Ⅰ的半径小于空间站的轨道半径，可知，在轨道Ⅰ上的运行周期小于空间站的运行周期，B正确；第一次变轨与第二次变轨均是由低轨道到达高轨道，则均需要在切点位置加速，C错误；从椭圆轨道Ⅱ的A点运动到B点，万有引力做负功，动能减小，D错误。 5．(2023·湖南高考)根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的1～8倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的10～20倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快。不考虑恒星与其他物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是(　 ) A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同 B．恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大 C．恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变 D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度 解析：选B　恒星可看成质量均匀分布的球体，同一恒星表面任意位置物体受到的万有引力提供重力加速度和绕恒星自转轴转动的向心加速度，不同位置向心加速度可能不同，故不