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高考物理（15-20年）六年试题分类汇编 专题11 天体运动
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这是一份高考物理（15-20年）六年试题分类汇编 专题11 天体运动，文件包含专题11天体运动原卷版doc、专题11天体运动解析版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共12页， 欢迎下载使用。
一．2020年高考题
1．（2020年7月浙江选考）火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A．轨道周长之比为2∶3
B．线速度大小之比为
C．角速度大小之比为
D．向心加速度大小之比为9∶4
【参考答案】C
【名师解析】由圆周长公式c=2πr可知火星与地球绕太阳运动的轨道周长之比为3∶2，选项A错误；由G=m，解得v=，可知火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为∶，选项B错误；由G=mrω2，解得ω=，可知火星与地球绕太阳运动的角速度大小之比为，选项D正确；由G=ma解得a= G火星与地球绕太阳运动的向心加速度大小之比为4∶9，选项D错误。
二．2019年高考题
1．（2019全国理综III卷15）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金A．a金>a地>a火B．a火>a地>a金
C．v地>v火>v金D．v火>v地>v金
【参考答案】A
【名师解析】由G=ma，解得a=, 已知它们的轨道半径R金a地>a火，选项A正确B错误；由G=m，解得v=, 已知它们的轨道半径R金三．2018年高考题
1.（2018高考理综II·16）2018年2月，我国500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为
A． B．
C． D．
【参考答案】.C
【命题意图】本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、密度及其相关的知识点。
【解题思路】设脉冲星质量为M，半径为R。选取脉冲星赤道上一质元，设质量为m，由万有引力定律和牛顿第二定律可得G=mR（）2，星体最小密度ρ=M/V，星球体积V=πR3，联立解得：ρ=，代入数据得ρ=5×1015kg/m，选项C正确。
2.（2018高考全国理综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100 s时，它们相距约400 km，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
【命题意图】 本题考查天体运动、万有引力定律、牛顿运动定律及其相关的知识点。
【解题思路】双中子星做匀速圆周运动的频率f=12Hz（周期T=1/12s），由万有引力等于向心力，可得，G=m1r1（2πf）2，G=m2r2（2πf）2，r1+ r2=r=40km，联立解得：（m1+m2）=（2πf）2Gr3，选项B正确A错误；由v1=ωr1=2πf r1，v2=ωr2=2πf r2，联立解得：v1+ v2=2πf r，选项C正确；不能得出各自自转的角速度，选项D错误。
.3.（2018年4月浙江选考）土星最大的卫星叫“泰坦”（ 如图） QUOTE ，每16天绕土星一周，其公转轨道半径为已知引力常量，则土星的质量约为
【参考答案】B
【名师解析】：卫星受到的万有引力提供向心力，得：
其中：；天，引力常量，
代入数据可得：，故B正确，A、C、D错误。
4.（2018海南高考物理）土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多。由此信息可知
A.土星的质量比火星的小
B.土星运行的速率比火星的小
C.土星运行的周期比火星的小
D.土星运行的角速度大小比火星的大
【参考答案】B
【命题意图】此题考查万有引力定律、天体的运动及其相关的知识点。
【解题思路】根据题述，土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多，即土星围绕太阳做匀速圆周运动的半径是火星围绕太阳做匀速圆周运动轨道半径的6倍多，根据万有引力等于向心力，G=m可知，轨道半径越大，运行速率越小，即土星运行的速率比火星的小，选项B正确；根据万有引力等于向心力，G=mr2可知，轨道半径越大，周期越大，即土星运行的周期比火星的大，选项C错误；根据万有引力等于向心力，G=mrω2可知，轨道半径越大，角速度越小，即土星运行的角速度大小比火星的小，选项D错误。根据题述信息，不能得出土星的质量比火星质量的关系，选项A错误。
四．2017年高考题
1. （2017全国II卷·19）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M，N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为,若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中
A.从P到M所用的时间等于
B.从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小
D.从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
【参考答案】CD
【名师解析】：由开普勒第二定律可知，，则，故，选项A错误；整个过程只受太阳的万有引力作用，机械能守恒，选项B错误；从 P到Q阶段，万有引力做负功，根据动能定理，海王星的动能减小，速率逐渐减小，选项C正确；从M到Q的过程中，万有引力与海王星速度方向的夹角为钝角，万有引力做负功，从Q到N的过程，万有引力与速度方向的夹角为锐角，万有引力做正功，即从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确。
五．2016年高考题
1. （2016高考海南物理）通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是
A.卫星的速度和角速度 B.卫星的质量和轨道半径
C.卫星的质量和角速度 D.卫星的运行周期和轨道半径
【参考答案】AD
【名师解析】卫星绕冥王星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由G=m，G=mrω2，联立消去r，可得冥王星的质量M=，选项A正确。由G=mr()2，解得M=，选项D正确。
测出卫星的质量和轨道半径或测出卫星的质量和角速度，不能计算出冥王星的质量，选项BC错误。
六．2015年高考题
1．（2015·江苏）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ）
（A）． （B）．1 （C）．5 （D）．10
【参考答案】B
【名师解析】由G =mr 解得 = ，由此可得该中心恒星与太阳的质量比约为 = = =1，选项B正确。
2、（2015·天津）P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星S1、S2做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与的反比关系，它们左端点横坐标相同，则（ ）
A、P1的平均密度比P2的大
B、P1的第一宇宙速度比P2的小
C、S1的向心加速度比S2的大
D、S1的公转周期比S2的大
【参考答案】AC
【名师解析】
两行星的球体半径相同，对行星周围空间各处物体来说，万有引力提供加速度，故有，由图可知，在相同距离r处，P1的较大，故可知行星P1的质量比P2的大，即P1的平均密度比P2的大，所以选项A正确； 由图可知，P1表面的重力加速度比P2的大，由第一宇宙速度公式可知，P1的第一宇宙速度比P2大，所以选项B错误；对卫星而言，万有引力提供向心加速度，即，根据行星P1的质量比P2的大，可知S1的向心加速度比S2的大，所以选项C正确；根据和行星P1的质量比P2的大，可知，S1的公转周期比S2的小，所以选项D错误；
3（2015·山东）如图，拉格朗日点L1位于地球和与月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站与月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是（ ）
A．a2> a3> a1 B．a2> a1> a3
C．a3> a1> a2 D．a3> a2> a1
【参考答案】D
【名师解析】由于空间站建在拉格朗日点，该点与月球同周期绕地球运动。根据a= r，可知，a2> a1。由于同步卫星轨道半径较小，根据a= 可知，a3> a1，选项D正确。
4．（2015·安徽）由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）。若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：
O
A
C
B
RA
RB
RC
（1）A星体所受合力大小FA；
（2）B星体所受合力大小FB；
（3）C星体的轨道半径RC；
（4）三星体做圆周运动的周期T。
【解析】：（1）由万有引力定律，A星体所受B、C星体的引力大小为：
FBA=G = G= FCA。方向如图。
则合力的大小为：FA=2FBA cs30°=2 G。
（2）同上，B星体所受A、C星体的引力大小分别为：
FAB=G = G， FCB= G = G。方向如图。
FBx= FAB cs60°+FCB=2 G。
FBy= FAB sin60°=G。
则合力的大小为：FB= = G。
（3）通过分析可知，圆心O在中垂线AD的中点，RC= =a。
（4）三星体运动周期相同，对C星体，由FC= FB= G=mRC
解得：T=π 。
A.
B.
C.
D.
一．2020年高考题
1．（2020年7月浙江选考）火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A．轨道周长之比为2∶3
B．线速度大小之比为
C．角速度大小之比为
D．向心加速度大小之比为9∶4
【参考答案】C
【名师解析】由圆周长公式c=2πr可知火星与地球绕太阳运动的轨道周长之比为3∶2，选项A错误；由G=m，解得v=，可知火星与地球绕太阳运动的线速度大小之比为∶，选项B错误；由G=mrω2，解得ω=，可知火星与地球绕太阳运动的角速度大小之比为，选项D正确；由G=ma解得a= G火星与地球绕太阳运动的向心加速度大小之比为4∶9，选项D错误。
二．2019年高考题
1．（2019全国理综III卷15）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金
C．v地>v火>v金D．v火>v地>v金
【参考答案】A
【名师解析】由G=ma，解得a=, 已知它们的轨道半径R金
1.（2018高考理综II·16）2018年2月，我国500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为
A． B．
C． D．
【参考答案】.C
【命题意图】本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、密度及其相关的知识点。
【解题思路】设脉冲星质量为M，半径为R。选取脉冲星赤道上一质元，设质量为m，由万有引力定律和牛顿第二定律可得G=mR（）2，星体最小密度ρ=M/V，星球体积V=πR3，联立解得：ρ=，代入数据得ρ=5×1015kg/m，选项C正确。
2.（2018高考全国理综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100 s时，它们相距约400 km，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
【命题意图】 本题考查天体运动、万有引力定律、牛顿运动定律及其相关的知识点。
【解题思路】双中子星做匀速圆周运动的频率f=12Hz（周期T=1/12s），由万有引力等于向心力，可得，G=m1r1（2πf）2，G=m2r2（2πf）2，r1+ r2=r=40km，联立解得：（m1+m2）=（2πf）2Gr3，选项B正确A错误；由v1=ωr1=2πf r1，v2=ωr2=2πf r2，联立解得：v1+ v2=2πf r，选项C正确；不能得出各自自转的角速度，选项D错误。
.3.（2018年4月浙江选考）土星最大的卫星叫“泰坦”（ 如图） QUOTE ，每16天绕土星一周，其公转轨道半径为已知引力常量，则土星的质量约为
【参考答案】B
【名师解析】：卫星受到的万有引力提供向心力，得：
其中：；天，引力常量，
代入数据可得：，故B正确，A、C、D错误。
4.（2018海南高考物理）土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多。由此信息可知
A.土星的质量比火星的小
B.土星运行的速率比火星的小
C.土星运行的周期比火星的小
D.土星运行的角速度大小比火星的大
【参考答案】B
【命题意图】此题考查万有引力定律、天体的运动及其相关的知识点。
【解题思路】根据题述，土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多，即土星围绕太阳做匀速圆周运动的半径是火星围绕太阳做匀速圆周运动轨道半径的6倍多，根据万有引力等于向心力，G=m可知，轨道半径越大，运行速率越小，即土星运行的速率比火星的小，选项B正确；根据万有引力等于向心力，G=mr2可知，轨道半径越大，周期越大，即土星运行的周期比火星的大，选项C错误；根据万有引力等于向心力，G=mrω2可知，轨道半径越大，角速度越小，即土星运行的角速度大小比火星的小，选项D错误。根据题述信息，不能得出土星的质量比火星质量的关系，选项A错误。
四．2017年高考题
1. （2017全国II卷·19）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M，N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为,若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中
A.从P到M所用的时间等于
B.从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C. 从P到Q阶段，速率逐渐变小
D.从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
【参考答案】CD
【名师解析】：由开普勒第二定律可知，，则，故，选项A错误；整个过程只受太阳的万有引力作用，机械能守恒，选项B错误；从 P到Q阶段，万有引力做负功，根据动能定理，海王星的动能减小，速率逐渐减小，选项C正确；从M到Q的过程中，万有引力与海王星速度方向的夹角为钝角，万有引力做负功，从Q到N的过程，万有引力与速度方向的夹角为锐角，万有引力做正功，即从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功，选项D正确。
五．2016年高考题
1. （2016高考海南物理）通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是
A.卫星的速度和角速度 B.卫星的质量和轨道半径
C.卫星的质量和角速度 D.卫星的运行周期和轨道半径
【参考答案】AD
【名师解析】卫星绕冥王星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由G=m，G=mrω2，联立消去r，可得冥王星的质量M=，选项A正确。由G=mr()2，解得M=，选项D正确。
测出卫星的质量和轨道半径或测出卫星的质量和角速度，不能计算出冥王星的质量，选项BC错误。
六．2015年高考题
1．（2015·江苏）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ）
（A）． （B）．1 （C）．5 （D）．10
【参考答案】B
【名师解析】由G =mr 解得 = ，由此可得该中心恒星与太阳的质量比约为 = = =1，选项B正确。
2、（2015·天津）P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星S1、S2做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与的反比关系，它们左端点横坐标相同，则（ ）
A、P1的平均密度比P2的大
B、P1的第一宇宙速度比P2的小
C、S1的向心加速度比S2的大
D、S1的公转周期比S2的大
【参考答案】AC
【名师解析】
两行星的球体半径相同，对行星周围空间各处物体来说，万有引力提供加速度，故有，由图可知，在相同距离r处，P1的较大，故可知行星P1的质量比P2的大，即P1的平均密度比P2的大，所以选项A正确； 由图可知，P1表面的重力加速度比P2的大，由第一宇宙速度公式可知，P1的第一宇宙速度比P2大，所以选项B错误；对卫星而言，万有引力提供向心加速度，即，根据行星P1的质量比P2的大，可知S1的向心加速度比S2的大，所以选项C正确；根据和行星P1的质量比P2的大，可知，S1的公转周期比S2的小，所以选项D错误；
3（2015·山东）如图，拉格朗日点L1位于地球和与月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站与月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是（ ）
A．a2> a3> a1 B．a2> a1> a3
C．a3> a1> a2 D．a3> a2> a1
【参考答案】D
【名师解析】由于空间站建在拉格朗日点，该点与月球同周期绕地球运动。根据a= r，可知，a2> a1。由于同步卫星轨道半径较小，根据a= 可知，a3> a1，选项D正确。
4．（2015·安徽）由三颗星体构成的系统，忽略其它星体对它们的作用，存在着一种运动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）。若A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：
O
A
C
B
RA
RB
RC
（1）A星体所受合力大小FA；
（2）B星体所受合力大小FB；
（3）C星体的轨道半径RC；
（4）三星体做圆周运动的周期T。
【解析】：（1）由万有引力定律，A星体所受B、C星体的引力大小为：
FBA=G = G= FCA。方向如图。
则合力的大小为：FA=2FBA cs30°=2 G。
（2）同上，B星体所受A、C星体的引力大小分别为：
FAB=G = G， FCB= G = G。方向如图。
FBx= FAB cs60°+FCB=2 G。
FBy= FAB sin60°=G。
则合力的大小为：FB= = G。
（3）通过分析可知，圆心O在中垂线AD的中点，RC= =a。
（4）三星体运动周期相同，对C星体，由FC= FB= G=mRC
解得：T=π 。
A.
B.
C.
D.
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