1、2025高考物理 天体运动中的双星问题、变轨问题、追及相遇问题及图像问题一、单选题1天狼星双星系统由质量不同的主序星和伴星组成。仅考虑两星间的万有引力，两星的运动均可视为绕它们连线上某点O的匀速圆周运动，周期相同。若两星视为质点，相距为L，主序星在时间t内转过n圈，引力常量为G，则（）A伴星运动的角速度大小为B伴星运动的轨道半径为LC主序星和伴星的总质量为D主序星与伴星绕O点运动的线速度大小之比等于它们的质量之比二、多选题22017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
2、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各自的自转角速度三、单选题3两个天体组成双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。科学家在地球上用望远镜观测由两个小行星构成的双星系统，看到一个亮度周期性变化的光点，这是因为当其中一个天体挡住另一个天体时，光点亮度会减弱。科学家用航天器以某速度撞击该双星系统中较小的小行星，撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短。不考虑撞击后双星系统的质量变化。根据上述材料，下列说法正确的是（）A被航天器撞击后，双星系统的
3、运动周期变大B被航天器撞击后，两个小行星中心连线的距离增大C被航天器撞击后，双星系统的引力势能减小D小行星质量越大，其运动的轨道越容易被改变4宇宙中存在一些特殊的天体，这些天体离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，这些特殊的天体常见的有双星系统、三星系统。现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上（如图甲），两颗星围绕中央星做匀速圆周运动；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上（如图乙），并沿外接于等边三角形的圆形轨道运动。设三星系统各星的质量、距离、公转轨道半径分别如图所示，引力常量为G，则下列各表达式中正确的是（）A直线三星系统星体做圆周运动
4、的周期为B直线三星系统星体做圆周运动的向心加速度大小为C三角形三星系统中星体做圆周运动的周期为D三角形三星系统中星体做圆周运动的向心加速度大小为52022年11月12日10时03分，天舟五号与空间站天和核心舱成功对接，此次发射任务从点火发射到完成交会对接，全程仅用2个小时，创世界最快交会对接纪录，标志着我国航天交会对接技术取得了新突破。在交会对接的最后阶段，天舟五号与空间站处于同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均视为圆周。要使天舟五号在同一轨道上追上空间站实现对接，天舟五号喷射燃气的方向可能正确的是（）ABCD62021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要
5、一步，在火星上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（）A在轨道上处于受力平衡状态B在轨道运行周期比在时短C从轨道进入在P处要加速D沿轨道向P飞近时速度增大72022年，我国航天经历了不平凡的一年。在探月与深空探测方面，我国科学家在“嫦娥五号”取回的月壤中发现了一种月球的新矿物，并命名为“嫦娥石”；我国首次火星探测“天问一号”任务团队获得国际宇航联合会2022年度“世界航天奖”；载人航天方面，“神舟十五号”飞船成功发射
6、，中国空间站建造阶段发射“满堂红”。关于航天的知识，下列说法正确的是（）A“嫦娥五号”的发射速度应大于第二宇宙速度B“天问一号”到达火星表面附近后应减速，从而被火星捕获C“神舟十五号”从椭圆轨道的远地点变轨到圆轨道时应加速，变轨后的速度大于第一宇宙速度D空间站运行时，舱内的物体处于完全失重状态，不受力的作用四、多选题8嫦娥工程分为三期，简称“绕、落、回”三步走。嫦娥探测器在历经主动减速、快速调整、悬停避障、缓速下降等阶段后，着陆器、上升器组合体最后稳稳地落于月面。如图所示为我国嫦娥工程第二阶段的登月探测器“嫦娥三号”卫星的飞行轨道示意图。则（）A登月探测器在环月轨道2（椭圆轨道）上绕行时P点处
7、速度最大B登月探测器在环月轨道1（圆轨道）的速度比月球上的第一宇宙速度小C登月探测器在接近月面过程需向后喷火以减速，该过程机械能减少D登月探测器在环月轨道1上P点的速度大于环月轨道2上在P点的速度五、单选题9“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（）A发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间B从P点转移到Q点的时间小于6个月C在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度六、多选题10距地心万千米的高度上，有一个“地球同步轨道”，各国向太空发射的同步卫星都运
8、行在该轨道上，而从“地球同步轨道”再上升300千米，就是国际社会处理太空垃圾的地方，称为“墓地轨道”，轨道半径为r，如图所示。将废弃飞行物处理到这儿，可以为“地球同步轨道”释放更多的空间，这样的操作，没几个国家能做到。2022年1月，运行在地球同步轨道上的中国“实践21号”卫星，发挥“太空拖船”的作用，将一颗失效的北斗二号卫星送入到了“墓地轨道”。地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是（）A“地球同步轨道”处的重力加速度为0B北斗二号卫星在“墓地轨道”和“同步轨道”上运行的角速度之比为C北斗二号卫星从“同步轨道”到“墓地轨道”其机械能减小D“实践21号”卫星从“墓地轨道”返回“地球同步轨道
9、”，需要减速七、单选题11太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：行星名称地球火星木星土星天王星海王星轨道半径1.01.55.29.51930则相邻两次“冲日”时间间隔约为（）A火星365天B火星800天C天王星365天D天王星800天八、多选题122022年11月3日，梦天实验舱与天和核心舱成功对接，向着建成空间站的目标迈出了关键一步。对接前梦天实验舱轨道略低，对接前两舱及对接后的组合体在轨运行均可视为绕地心做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A
10、梦天实验舱发射速度大于11.2km/sB对接前梦天的加速度小于天和的加速度C梦天通过发动机加速，追上天和，实现对接D若对接后增大组合体轨道半径，则运行速度减小九、单选题132022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为，如图所示。根据以上信息可以得出（）A火星与地球绕太阳运动的周期之比约为B当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为D下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前14我国天文学家通过FAST
11、，在武仙座球状星团 M13中发现一个脉冲双星系统。如图所示，假设在太空中有恒星 A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动，运动周期为 T1，它们的轨道半径分别为RA、RB，RARB，C为B的卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为T2，忽略A与C之间的引力，且A与B之间的引力远大于C与B之间的引力。万有引力常量为G，则以下说法正确的是（）A若知道C的轨道半径，则可求出C的质量B恒星B的质量为C若A也有一颗运动周期为T2的卫星，则其轨道半径一定小于C的轨道半径D设A、B、C三星由图示位置到再次共线的时间为t，则15宇航员驾驶宇宙飞船绕质量分布均匀的一星球做匀速圆周运动，测得飞船线速度大小的二次方与
12、轨道半径的倒数的关系图像如图中实线所示，该图线（直线）的斜率为k，图中（该星球的半径）为已知量。引力常量为G，下列说法正确的是（）A该星球的质量为B该星球自转的周期为C该星球表面的重力加速度大小为D该星球的第一宇宙速度为16材料的力学强度是材料众多性能中被人们极为看重的一种性能，目前已发现的高强度材料碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍，密度是钢的，这使得人们有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”。当航天员乘坐“太空电梯”时，地球引力对航天员产生的加速度a与r的关系用图乙中图线A表示，航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系用图线B表示，其中r为航天员到地心的距离，R为地球半径关于相对地面静止在不同高度的航天员，下列说法正确的是（）A航天员在处的线速度等于第一宇宙速度B图中为地球同步卫星的轨道半径C随着r增大，航天员运动的线速度一直减小D随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小17空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（）A绕地运行速度约为B绕地运行速度约为C在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒试卷第7页，共8页
