高考物理一轮复习 专题5.3 双星问题千题精练-人教版高三全册物理试题.doc

专题5.3双星问题
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】BC

2．(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.eq\r(3,\f(gR2T2,4π2p)) B.eq\r(3,\f(gRT2p,4π2))
C.eq\r(3,\f(pgR2T2,4π2)) D.eq\r(3,\f(gRT2,4π2p))
【参考答案】C

3.(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，根据万有引力提供向心力得，Geq\f(m1m2,L2)＝m1ω2r1，Geq\f(m1m2,L2)＝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=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】A

5.2015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∶M1
B.双黑洞的轨道半径之比r1∶r2＝M2∶M1
C.双黑洞的线速度之比v1∶v2＝M1∶M2
D.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Geq\f(M1M2,L2)＝M1r1ω2＝M2r2ω2，得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∶1
B.两颗恒星的转动半径之比为1∶2
C.两颗恒星相距eq\r(3,\f(GMT2,3π2))
D.两颗恒星相距eq\r(3,\f(GMT2,4π2))
【参考答案】C

7.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eq\f(1,7)
B.