双星与“行星冲日”
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第I卷（选择题）
评卷人 得分 一、选择题（本题共20道小题，每小题5分，共100分）
1.（多选题）如图所示，两颗靠得很近的天体组合为双星，它们以两者连线上的某点为圆心，做匀速圆周运动，以下说法中正确的是（ ） A．它们做圆周运动的角速度大小相等 B．它们做圆周运动的线速度大小相等 C．它们的轨道半径与它们的质量成反比 D．它们的轨道半径与它们的质量的平方成反比
2.2015年是爱因斯坦的广义相对论诞生100周年．广义相对论预言了黑洞、引力波、参考系拖拽…等各种不可思议的天文现象，这些在当时乃至其后的很长一段时间内都被认为是不可能的现象被逐一发现，更加印证了广义相对论理论的伟大．北京时间2016年2月11日23：40左右，激光干涉引力波天文台（LIGO）负责人宣布，人类首次发现了引力波．它来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞（质量分别为26个和39个太阳质量）互相绕转最后合并的过程．合并前两个黑洞互相绕转形成一个双星系统，关于此双星系统，下列说法正确的是（ ） A．两个黑洞绕行的角速度相等 B．两个黑洞绕行的线速度相等
C．两个黑洞绕行的向心加速度相等 D．质量大的黑洞旋转半径大
3.（多选）某国际研究小组观测到了一组双星系统，它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动，双星系统中质量较小的星体能“吸食”质量较大的星体的表面物质，达到质量转移的目的．根据大爆炸宇宙学可知，双星间的距离在缓慢增大，假设星体的轨道近似为圆，则在该过程中（ ） A．双星做圆周运动的角速度不断减小 B．双星做圆周运动的角速度不断增大 C．质量较大的星体做圆周运动的轨道半径渐小 D．质量较大的星体做圆周运动的轨道半径增大 4. 2016年2月11日，科学家宣布“激光干涉引力波天文台（LIGO）”探测到由两个黑洞合并产生的引力波信号，这是在爱因斯坦提出引力波概念100周年后，引力波被首次直接观测到．在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统．如图所示，黑洞A、B可视为质点，它们围绕连线上O点做匀速圆周运动，且AO大于BO，不考虑其他天体的影响．下列说法正确的是（ ）
A．黑洞A的向心力大于B的向心力 B．黑洞A的线速度大于B的线速度 C．黑洞A的质量大于B的质量
D．两黑洞之间的距离越大，A的周期越小
5.（多选题）经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1：m2=2：3，下列说法中正确的是 （ ） A．m1、m2做圆周运动的线速度之比为3:2 B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为3:2 C．m1做圆周运动的半径为2L/5 D．m2做圆周运动的半径为2L/5
6.（多选题）经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”．“双星系统”由相距较近的恒星组成，每个恒星的半径远小于两个恒星之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在相互间的万有引力作用下，绕某一点做匀速圆周运动，如图所示为某一双星系统，A星球的质量为m1，B星球的质量为m2，它们中心之间的距离为L，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ） A．A星球的轨道半径为R=B．B星球的轨道半径为r=
m1L
m1?m2m2L m1C．双星运行的周期为T=2πL
L
G(m1?m2)L Gm1D．若近似认为B星球绕A星球中心做圆周运动，则B星球的运行周期为T=2πL
7.（多选题）宇宙空间由一种由三颗星体A、B、C组成的三星体系，它们分别位于等边三角形ABC的三个顶点上，绕一个固定且共同的圆心O做匀速圆周运动，轨道如图中实线所示，其轨道半径rA＜rB＜rC．忽略其他星体对它们的作用，可知这三颗星体（ ）
A．线速度大小关系是vA＜vB＜vC B．加速度大小关系是aA＞aB＞aC C．质量大小关系是mA＞mB＞mC
D．所受万有引力合力的大小关系是FA＞FB＞FC
8. 2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波，双星的运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a、b两颗星体组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下作匀速圆周运动，测得a星的周期为T，a、b两颗星的距离为l，a、b两颗星的轨道半径之差为△r（a星的轨道半径大于b星的），则（ ） A．b星的周期为
1??r?(1??r)T B．a星的线速度大小为 1??rT11??r D．a、b两颗星的质量之比为 1??r1??rC．a、b两颗星的半径之比为
9.（多选题）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上（相距最近），如图所示．该行星与地球的公转半径之比为a，公转周期之比为b，则（ ）
A．a=
N?1N
B．b= NN?1
22N?13N3C．b?() D．a?()
NN?110.如图所示，A、B为地球的两个轨道共面的人造卫星，运行方向相同，A为地球同步卫星，A、B卫星的轨道半径的比值为k，地球自转周期为T0．某时刻A、B两卫星距离达到最近，从该时刻起到A、B间距离最远所经历的最短时间为（ ） A．
T02(k?1)T02(k?1)33 B．
T0k?1T0k?133
C． D．
11.天文上曾出现几个行星与太阳在同一直线上的现象，假设地球和火星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动，周期分别是T1和T2，它们绕太阳运动的轨道基本上在同一平面上，若某时刻地球和火星都在太阳的一侧，三者在一条直线上，那么再经过多长的时间，将再次出现这种现象（已知地球离太阳较近，火星较远）（ ） A．
B．
C．
D．
12.（单选）如图为宇宙中一恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O运行轨道近似为圆，天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R0，周期为T0．长期观测发现，A行星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且周期每隔t0时间发生一次最大偏离，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运动轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同），它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离，由此可推测未知行星B的运动轨道半径为（ ） A．
R0 B． R0
C． R0
D． R0
13.（多选题）人们经长期观测发现，天王星绕太阳圆周运动实际运行的轨道总是周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离。英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶认为形成这种现象的原因是天王星外侧还存在着一颗未知行星。这就是后来被称为“笔尖下发现的行星”---海王星，已知天王星运行的周期为T0，轨道半径为R0。则得到海王星绕太阳运行周期T，轨道半径R正确的是 A.T?t0t0T0 B. T?
t0?T0t0?T022t0t0 D. R?R03． 22(t0?T0)(t0?T0)C.R?R0314.（单选）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆， 每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示，该行星与地球的公转轨道半径比为：
2N?12N()3()3A．N B. N?1 3N?13N()2()2C．N D. N?1 15.假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200 km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400 km，地球同步卫星距地面高为36000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时．宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为( ) A. 4次 B. 6次 C. 7次 D. 8次 16.（单选）太阳系各行星可近似看成在同一平面内沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动。设天王星公转周期为T1，公转半径为R1；地球公转周期为T2，公转半径为R2。当地球和天王星运行到太阳两侧，且三者排成一条直线时，忽略二者之间的引力作用，万有引力常量为G，下列说法正确的是 A．天王星公转速度大于地球公转速度 B．地球与天王星相距最近至少需经历
T1T2·
2?T1?T2?4?2R13C．太阳的质量为 2GT2R12D．天王星公转的向心加速度与地球公转的向心加速度之比为2
R217.（单选）将火星和地球绕太阳的运动近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径r1=2.3×1011m，地球的轨道半径为r2=1.5×1011m，根据你所掌握的物理和天文知识，估算出火星与地球相邻两次距离最小的时间间隔约为( ) A．1年
B．2年
C．3年
D．4年
18.假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200 km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400 km，地球同步卫星距地面高为36000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时．宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为( ) A. 4次 B. 6次 C. 7次 D. 8次
19.据《科技日报》报道，2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测。设海陆雷达卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是海洋动力环境卫星的n倍，则在相同的时间内（ ）
A．海陆雷达卫星到地球球心的连线扫过的面积是海洋动力环境卫星的n倍 B．海陆雷达卫星和海洋动力环境卫星到地球球心的连线扫过的面积相等 C．海陆雷达卫星到地球球心的连线扫过的面积是海洋动力环境卫星的D．海陆雷达卫星到地球球心的连线扫过的面积是海洋动力环境卫星的
倍 倍
20.（（单选）2014年11月12日，“菲莱”着陆器成功在67P彗星上实现着陆，这是人类首次实现在
彗星上软着陆，被称为人类历史上最伟大冒险之旅．载有“菲莱”的“罗赛塔”飞行器历经十年的追逐，被67P彗星俘获后经过一系列变轨，成功的将“菲莱”着陆器弹出，准确得在彗星表面着陆．如图所示，轨道1和轨道2是“罗赛塔”绕彗星环绕的两个圆轨道，B点是轨道2上的一个点，若在轨道1上找一点A，使A与B的连线与BO连线的最大夹角为θ，则“罗赛塔”在轨道1、2上运动的周期之比
为（ ）
A． sin3θ B．
C．
D．
高中物理天体之双星与“行星冲日”
