2011-2020年高考物理试卷分类汇编之017a. 天体和行星的运行（上）（含答案及解析）

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第17a.节 天体和行星的运行（上）
1. 2013年福建卷
13．设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视作半径为r的圆。已知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足
A． B．
C． D．
答：A
解析：根据万有引力定律提供向心力有，得, A对。
2.2013年上海卷
9．小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后，小行星运动的
A．半径变大 B．速率变大 C．角速度变大 D．加速度变大
答案：A
解析：恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，二者之间万有引力减小，小行星运动的半径增大，速率减小，角速度减小，加速度减小，选项A正确BCD错误。
3. 2014年理综浙江卷
16.长期以来“卡戎星（Charon）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1=19600km，公转周期T1=6.39天。2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2=48000km，则它的公转周期T2最接近于
A．15天 B．25天
C．35天 D．45天
【答案】B
【解析】根据开普勒第三定律 ，代入数据计算可得T2约等于25天．选项B正确．
4. 2013年江苏卷
1. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知：
(A)太阳位于木星运行轨道的中心
(B)火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
(C)火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
(D)相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
答案：C
解析：太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，故A错；火星和木星绕太阳运行的轨道不同，运行速度的大小不等，根据开普勒第二定律，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，故B、D错；根据开普勒第三定律，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，故C对。
5. 2012年物理江苏卷
8. 2011年8月,“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。 如图所示,该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上,一飞行器处于该点,在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动,则此飞行器的
(A)线速度大于地球的线速度
(B)向心加速度大于地球的向心加速度
(C)向心力仅由太阳的引力提供
(D)向心力仅由地球的引力提供
【答案】AB
【解析】根据，A正确；根据，B正确，向心力由太阳和地球的引力的合力提供，C、D错误。
6. 2012年理综浙江卷
15．如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是
A．太阳对各小行星的引力相同
B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值
D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值
【答案】C
【考点】万有引力与天体运动
【解析】根据行星运行模型，离地越远，线速度越小，周期越大，角速度越小，向心加速度等于万有引力加速度，越远越小，各小行星所受万有引力大小与其质量相关，所以只有C项对。
7. 2014年物理江苏卷
2．已知地球的质量约为火星质量的 10 倍，地球的半径约为火星半径的 2 倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为
A．3 . 5 km / s B．5 . 0 km / s C．17 . 7 km / s D．35 . 2 km / s
【答案】A
【解析】 航天器在星球表面飞行的速度即其第一宇宙速度
解得
所以
，选项A正确
8. 2011年物理江苏卷
7．一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则
A．恒星的质量为 B．行星的质量为
C．行星运动的轨道半径为 D．行星运动的加速度为
答：ACD
【解析】根据 得： A、C正确，B错误；根据、得：，D正确。
9. 2012年理综广东卷
21.如图6所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的
A.动能大
B.向心加速度大
C.运行周期长
D.角速度小
【解析】选CD。
由万有引力定律及向心力公式得，由题知r2> r1，由此可知，则Ek2< Ek1，A错。，则a210.2019年天津卷1.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（ ）
A.周期为 B.动能为
C.角速度为 D.向心加速度为
答案：A
解析：卫星卫做圆周运动，万有引力提供向心力：
，解得，，
已知卫星的线速度为，周期，A正确；动能，选项B错误；角速度，选项C错误；由牛顿第二定律，解得，选项D错误。故答案为A
11.2017年新课标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（ CD ）
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
【解析】从P到M到Q点的时间为，因P到M运动的速率大于从M到Q运动的速率，可知P到M的时间小于，选项A错误； 海王星在运动过程中只受到太阳的引力作用，故机械能守恒，选项B错误；根据开普勒行星运动第二定律可知，从P到Q阶段，速率逐渐变小，选项C正确；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。故选C、D.
12.2018年海南卷2．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 （ B ）
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
解析：根据万有引力提供向心力 得，土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多，所以土星运行的速率比火星的小，选项B正确；公式中土星或火星的质量消去，无法比较两者的质量，选项A错误；由得，土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多，所以土星运行的周期比火星的大，选项C错误；由得土星运行的角速度比火星的小，选项D错误。故选B。
13.2017年浙江选考卷11.如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则
A.金星表面的重力加速度是火星的
B.金星的第一宇宙速度是火星的
C.金星绕太阳运动的加速度比火星小
D.金星绕太阳运动的周期比火星大
【答案】B
【解析】有黄金代换公式可知，，所以，故A错误；由万有引力提供近地卫星做匀速圆周运动的向心力可知，得，所以故B正确；由高轨道低速大周期知，金星做圆周运动的加速度较大，周期较小，故C、D错误。
14. 2013年山东卷
20、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某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，双星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为（ ）
A、 B、 C、 D、
答案：B。
解析：设两恒星的质量分别为m1和m2，都绕O点做圆周运动，两恒星到O点的距离分别为r1和r2，两恒星间的距离为r，对m1有：
，解得：
同理可得：
两恒星的总质量
当两星的质量为原来的k倍，双星之间的距离变为原来的n倍时，圆周运动的周期设为,
同样有，
由①②得：，故答案B正确。
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