高考专题专题5.3 双星问题-2019年高考物理100考点---精校解析 Word版

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1、100考点最新模拟题千题精练5-3一.选择题1.(2018高考全国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【参考答案】BC2.(2018·南昌一模)火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星,对人类来说充满着神秘。为了更进一步探究火星,发射一

2、颗火星的同步卫星,已知火星的质量为地球质量的p倍,火星自转周期与地球自转周期相同,均为T,地球表面的重力加速度为g,地球的半径为R,则火星的同步卫星与火星中心的距离为(  )A.B.C.D.【参考答案】C3.(2016·湖北黄冈高三月考)两个靠近的天体称为双星,它们以两者连线上某点O为圆心做匀速圆周运动,其质量分别为m1、m2,如图所示,以下说法正确的是(  )A.线速度与质量成反比B.线速度与质量成正比C.向心力与质量的乘积成反比D.轨道半径与质量成正比【参考答案】A 【名师解析】设两星之间的距离为L,轨道半径分别为r1、r2,根据万有引力

3、提供向心力得,G=m1ω2r1,G=m2ω2r2,则m1r1=m2r2,即轨道半径和质量成反比,D错误;根据v=ωr可知,线速度与轨道半径成正比,故线速度与质量成反比,A正确,B错误;由万有引力公式可知,向心力与质量的乘积成正比,C错误。4.(2016辽宁丹东模拟)2016年2月11日,美国科学家宣布探测到引力波的存在,引力波的发现将为人类探索宇宙提供新视角。在如图所示的双星系统中,A、B两个恒星靠着相互之间的引力正在做匀速圆周运动,已知恒星A的质量为太阳质量的29倍,恒星B的质量为太阳质量的36倍,两星之间的距离L=2×105m,太阳质量M

4、=2×1030kg,万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。若两星在环绕过程中会辐射出引力波,该引力波的频率与两星做圆周运动的频率具有相同的数量级,则根据题目所给信息估算该引力波频率的数量级是A.102HzB.104HzC.106HzD.108Hz【参考答案】A5.2015年4月,科学家通过欧航局天文望远镜在一个河外星系中,发现了一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统,如图所示。这也是天文学家首次在正常星系中发现超大质量双黑洞。这对验证宇宙学与星系演化模型、广义相对论在极端条件下的适应性等都具有十分重要的意义。我国今年底也将发射全

5、球功能最强的暗物质探测卫星。若图中双黑洞的质量分别为M1和M2,它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。根据所学知识,下列选项正确的是(  )A.双黑洞的角速度之比ω1∶ω2=M2∶M1B.双黑洞的轨道半径之比r1∶r2=M2∶M1C.双黑洞的线速度之比v1∶v2=M1∶M2D.双黑洞的向心加速度之比a1∶a2=M1∶M2【参考答案】B【名师解析】双黑洞绕连线上的某点做圆周运动的周期相等,角速度也相等,选项A错误;双黑洞做圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供,向心力大小相等,设双黑洞间的距离为L,由G=M1r1ω2=M2r2ω2,得

6、双黑洞的轨道半径之比r1∶r2=M2∶M1,选项B正确;由v=ωr得双黑洞的线速度之比v1∶v2=r1∶r2=M2∶M1,选项C错误;由a=ω2r得双黑洞的向心加速度之比为a1∶a2=r1∶r2=M2∶M1,选项D错误。6.美国宇航局利用开普勒太空望远镜发现了一个新的双星系统,命名为“开普勒-47”,该系统位于天鹅座内,距离地球大约5000光年。这一新的系统有一对互相围绕运行的恒星,运行周期为T,其中一颗大恒星的质量为M,另一颗小恒星质量只有大恒星质量的三分之一。已知引力常量为G,则下列判断正确的是(  )A.两颗恒星的转动半径之比为1∶1B

7、.两颗恒星的转动半径之比为1∶2C.两颗恒星相距D.两颗恒星相距【参考答案】C7.冥王星与其附近的另一星体“卡戎”可视为双星系统,质量比约为7∶1,两星体绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知,冥王星绕O点运动的(  )A.轨道半径约为卡戎的B.角速度大小约为卡戎的C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍【参考答案】A【名师解析】冥王星、星体“卡戎”依靠彼此间的万有引力提供向心力而做匀速圆周运动,因此轨道圆心一定始终在两星体的连线上,所以两星体具有相同的角速度,B错误;两星体彼此间的万有引力是作用力与反作用力,故向心力大小

8、相等,因此有m1ω2r1=m2ω2r2,所以==,A正确,D错误;由v=ωr知==,C错误。8.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的

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