高中物理天体运动复习资料

天体运动专题

1.星球表面的重力加速度：

2、天体质量、密度的求解计算问题

3、天体瓦解问题：

4、线速度、角速度、周期、向心加速度（重力加速度）随半径（或高度）变化的关系型问题：

5、卫星发射、运行过程中的超重、失重问题：

6、第一宇宙速度的理解、推导问题：

7、同步卫星问题：

8、双星问题：

9、卫星的变轨问题： 一、选择题

1.（09·全国Ⅰ·19）天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7倍，是地球的25倍。已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G=6.67×10-11

N ·m 2

/kg 2,

,由此估算该行星的平均密度为 （ D ）

A.1.8×103

kg/m 3

B. 5.6×103

kg/m

3

C. 1.1×104

kg/m 3

D.2.9×104

kg/m 3

解析：本题考查天体运动的知识.首先根据近地卫星饶地球运动的向心力由万有引力提供

2224T

R

m R Mm G π=,可求出地球的质量.然后根据3

43R M πρ=,可得该行星的密度约为2.9×104

kg/m 3

。

2.（09·上海物理·8）牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿 （ AB ）

A ．接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想

B ．根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即F ∝m 的结论

C ．根据F ∝m 和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出F ∝m 1m 2

D ．根据大量实验数据得出了比例系数G 的大小

解析：题干要求“在创建万有引力定律的过程中”，牛顿知识接受了平方反比猜想，和物体受地球的引力与其质量成正比，即F ∝m 的结论，而提出万有引力定律后，后来利用卡文迪许扭称测量出万有引力常量G 的大小，只与C 项也是在建立万有引力定律后才进行的探索，

因此符合题意的只有AB 。

3.（09·广东物理·5）发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图这样选址的优点是，在赤道附近

（ B ）

A ．地球的引力较大

B ．地球自转线速度较大

C ．重力加速度较大

D ．地球自转角速度较大

解析：由于发射卫星需要将卫星以一定的速度送入运动轨道，在靠进赤道处的地面上 的物体的线速度最大，发射时较节能，因此B 正确。

4.（09·江苏物理· 3）英国《新科学家（New Scientist ）》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R 约

45km ，质量M 和半径R 的关系满足2

2M c R G

=（其中c 为光速，G 为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（ C ）

A ．8

2

10m/s B ．10

2

10m/s C ．12

2

10m/s D ．14

2

10m/s

解析：处理本题要从所给的材料中，提炼出有用信息，构建好物理模型，选择合适的物理方法求解。黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的

万有引力，对黑洞表面的某一质量为m 物体有：mg R Mm G =2，又有2

2M c R G

=，联立解

得R

c g 22=，带入数据得重力加速度的数量级为122

10m/s ，C 项正确。

5.（09·广东理科基础·10）关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是 （ A ）

A ．第一宇宙速度又叫环绕速度

B ．第一宇宙速度又叫脱离速度

C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关

D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关

解析：第一宇宙速度又叫环绕速度A 对，B 错；根据定义有R V m

R

mM G 2

2= 可知与地球的质量和半径有关，CD 错。

6.（09·重庆·17）据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200Km 和100Km ，运动速率分别为v 1和v 2，那么v 1和v 2的比值为（月球半径取1700Km ） （ C ）

A.

1918

D. 1819 7.（09·四川·15）据报道，2009年4月29日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其它行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82。该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径2～3千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155°的倾斜。假定该小行星与地

球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为 （ A ） A.13

3.39

-

B.12

3.39

-

C.3

2

3.39

D.23

3.3.9

解析：小行星和地球绕太阳作圆周运动，都是由万有引力提供向心力，有

2

GMm

R

＝22()m R T

π

，可知小行星和地球绕太阳运行轨道半径之比为R 1:R 2

＝

V

＝V 1:V 2

＝12T T ＝13.39

，则V 1:V 2

＝。 8.（09·安徽·15）2009年2月11日，俄罗斯的“宇宙-2251”卫星和美国的“铱-33”卫星在西伯利亚上空约805km 处发生碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的

轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是 （ D ）

A. 甲的运行周期一定比乙的长

B. 甲距地面的高度一定比乙的高

C. 甲的向心力一定比乙的小

D. 甲的加速度一定比乙的大

解析：由r GM v =可知，甲的速率大，甲碎片的轨道半径小，故B 错；由公式GM

R 2T 3

π

=可知甲的周期小故A 错；由于未知两碎片的质量，无法判断向心力的大小，故C 错；碎片的