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人教版 高一 第六章万有引力与航天 专项2双星、多星问题的分析 天天练
一、单选题
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1. 难度:简单

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m1m2,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

 

二、多选题
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2. 难度:中等

20154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.若图中双黑洞的质量分别为M1M2,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ω1ω2M2M1

B.双黑洞的轨道半径之比r1r2M2M1

C.双黑洞的线速度之比v1v2M1M2

D.双黑洞的向心加速度之比a1a2M2M1

 

三、单选题
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3. 难度:简单

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,两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.

 

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4. 难度:中等

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,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. 两颗恒星的转动角速度之比为1:2

B. 两颗恒星的转动半径之比为1:1

C. 两颗恒星相距

D. 两颗恒星相距

 

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5. 难度:中等

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、水星进动、光线偏折等七大天文现象。北京时间20162112340左右,激光干涉引力波天文台负责人宣布,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(甲黑洞的质量为太阳质量的26倍,乙黑洞的质量为太阳质量的39倍)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.甲、乙两个黑洞绕行的线速度之比为23

B.甲、乙两个黑洞绕行的向心加速度之比为23

C.质量大的黑洞旋转半径大

D.若已知两黑洞的绕行周期和太阳质量,可以估算出两黑洞的距离

 

四、多选题
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6. 难度:中等

三颗质量均为M的星球(可视为质点)位于边长为L的等边三角形的三个顶点上。如图所示,如果他们中的每一颗都在相互的引力作用下沿等边三角形的外接圆轨道运行,引力常量为G,下列说法正确的是(    )

A. 其中一个星球受到另外两个星球的万有引力的合力大小为

B. 其中一个星球受到另外两个星球的万有引力的合力指向圆心O

C. 它们运行的轨道半径为

D. 它们运行的速度大小为

 

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7. 难度:中等

如图所示,甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星,甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行,若三颗星质量均为M,万有引力常量为G,则(  )

A.甲星所受合外力为

B.乙星所受合外力为

C.甲星和丙星的线速度相同

D.甲星和丙星的角速度相同

 

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8. 难度:困难

由多颗星体构成的系统,叫做多星系统.有这样一种简单的四星系统:质量刚好都相同的四个星体ABCDABC分别位于等边三角形的三个顶点上,D位于等边三角形的中心.在四者相互之间的万有引力作用下,D静止不动,ABC绕共同的圆心D在等边三角形所在的平面内做相同周期的圆周运动.若四个星体的质量均为m,三角形的边长为a,引力常量为G,则下列说法正确的是

A.ABC三个星体做圆周运动的半径均为

B.AB两个星体之间的万有引力大小为

C.ABC三个星体做圆周运动的向心加速度大小均为

D.ABC三个星体做圆周运动的周期均为

 

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9. 难度:中等

太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用。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,两颗星围绕中央星在同一半径为的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于边长为的等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三个星体的质量均为,并设两种系统的运动周期相同,引力常量为,则(  )

A.直线三星系统中两边星的线速度相同

B.直线三星系统的运动周期为

C.三角形三星系统中星体间的距离为

D.三角形三星系统的线速度大小为

 

五、解答题
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10. 难度:中等

宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统,四星系统离其他恒星较远,通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用。已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式:一种是四颗星稳定地分布在边长为的正方形的四个顶点上,均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动;另一种形式是有三颗星位于边长为的等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行,而第四颗星刚好位于三角形的中心不动。设每个星体的质量均为,试求两种形式下,星体运动的周期。(已知引力常量为

 

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