2020年高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí)：黑洞問(wèn)題

2020年高考物理專(zhuān)題復(fù)習(xí)：黑洞問(wèn)題1．2019年4月10日晚,人類(lèi)首張黑洞照片面世,黑洞是宇宙空間內(nèi)存在的一種密度極大而體積極小的天體,黑洞的引力很大，連光都無(wú)法逃逸．在兩個(gè)黑洞合并過(guò)程中,由于彼此間的強(qiáng)大引力作用,會(huì)形成短時(shí)間的雙星系統(tǒng).如圖所示，黑洞A、B可視為質(zhì)點(diǎn)，兩者圍繞連線(xiàn)上O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),。點(diǎn)離黑洞A更近，不考慮其他天體的影響.假定黑洞A質(zhì)量為嗎，黑洞B質(zhì)量為m2AB間距離為L(zhǎng)下列說(shuō)法正確的是（）AQ￡_FA.黑洞A與B繞行的向心加速度大小相等B.黑洞A的質(zhì)量m1小于黑洞B的質(zhì)量m2C若兩黑洞質(zhì)量保持不變，但兩黑洞間距離L逐漸減小，則兩黑洞的繞行周期均逐漸減小D.若兩黑洞質(zhì)量保持不變，但兩黑洞間距離L逐漸增大，則兩黑洞的向心加速度大小均逐漸增大2．北京時(shí)間2019年4月10日21點(diǎn)整，全世界的太空迷們翹首以盼，人類(lèi)首張黑洞照片即將揭開(kāi)神秘面紗。黑洞究竟長(zhǎng)什么樣？物理和天文學(xué)者眼里的黑洞和普通人看到的有什么不一樣呢？如圖甲所示是M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞的模擬圖像。中間的黑色區(qū)域是黑洞的剪影。人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)的引力波就來(lái)源于距地球之外13億光年的兩個(gè)黑洞互相繞轉(zhuǎn)最后合并的過(guò)程。設(shè)兩個(gè)黑洞A、B繞其連線(xiàn)上的。點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，黑洞A的質(zhì)量大于黑洞B的質(zhì)量，引力常量為G,則（）圖甲圖乙A.黑洞A的軌道半徑大于黑洞B的軌道半徑B.黑洞A的線(xiàn)速度一定大于黑洞B的線(xiàn)速度C若兩個(gè)黑洞間的距離為L(zhǎng),其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén),則兩個(gè)黑洞的總質(zhì)量為時(shí)=山GT2D.隨著兩個(gè)黑洞間的距離L在減小，其運(yùn)動(dòng)的角速度在減小3．美國(guó)在2016年2月11日宣布“探測(cè)到引力波的存在”，天文學(xué)家通過(guò)觀測(cè)雙星軌道參數(shù)的變化來(lái)間接驗(yàn)證引力波的存在，證實(shí)了GW150914是兩個(gè)黑洞并合的事件，GW150914是一個(gè)36倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞和一個(gè)29倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞并合事件。假設(shè)這兩個(gè)黑洞繞它們連線(xiàn)上的某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，且這兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小，若該黑洞系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各自質(zhì)量不變且不受其它星系的影響，則關(guān)于這兩個(gè)黑洞的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.這兩個(gè)黑洞做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小始終相等B.36倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞比29倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞運(yùn)行的軌道半徑小C.這兩個(gè)黑洞運(yùn)行的線(xiàn)速度大小始終相等D.隨兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小，這兩個(gè)黑洞運(yùn)行的周期也在增大4．北京時(shí)間2019年4月10日，人類(lèi)歷史上首張黑洞“照片”（如圖）被正式披露，引起世界轟動(dòng)；2020年4月7日“事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）”項(xiàng)目組公布了第二張黑洞“照片”，呈現(xiàn)了更多有關(guān)黑洞的信息。黑洞是質(zhì)量極大的天體，引力極強(qiáng)。一個(gè)事件剛好能被觀察到的那個(gè)時(shí)空界面稱(chēng)為視界。例如，發(fā)生在黑洞里的事件不會(huì)被黑洞外的人所觀察到，因此我們可以把黑洞的視界作為黑洞的“邊界”。在黑洞視界范圍內(nèi)，連光也不能逃逸。由于黑洞質(zhì)量極大，其周?chē)鷷r(shí)空嚴(yán)重變形。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)出的光，有一部分光會(huì)落入黑洞中，但還有另一部分離黑洞較遠(yuǎn)的光線(xiàn)會(huì)繞過(guò)黑洞，通過(guò)彎曲的路徑到達(dá)地球。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是（）A.黑洞“照片”明亮部分是地球上的觀測(cè)者捕捉到的黑洞自身所發(fā)出的光B.地球觀測(cè)者看到的黑洞“正后方”的幾個(gè)恒星之間的距離比實(shí)際的遠(yuǎn)C.視界是真實(shí)的物質(zhì)面，只是外部觀測(cè)者對(duì)它一無(wú)所知D.黑洞的第二宇宙速度小于光速c5.天文學(xué)家通過(guò)觀察雙星軌道參數(shù)的變化來(lái)間接驗(yàn)證引力波的存在，證實(shí)了GW150914是一個(gè)36倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞和一個(gè)29倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，假設(shè)這兩個(gè)黑洞繞它們連線(xiàn)上的某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，且這兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小，若該黑洞系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各自質(zhì)量不變且不受其他星系的影響，則關(guān)于這兩個(gè)黑洞的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.這兩個(gè)黑洞做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小始終相等B.36倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞軌道半徑比29倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞軌道半徑小C.這兩個(gè)黑洞運(yùn)行的線(xiàn)速度大小始終相等D.隨兩個(gè)黑洞的間距緩慢減小，這兩個(gè)黑洞運(yùn)行的周期在增大6．2019年4月10日，天文學(xué)家公布了人類(lèi)史上首張黑洞照片，如圖所示.黑洞是一種密度極大、引力極大的天體，以至于光都無(wú)法逃逸（光速為c）.若黑洞的質(zhì)量為X,半徑為凡引力常量為G，如果天文學(xué)家觀測(cè)到一天體繞某黑洞做半徑為廣的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)，則下列說(shuō)法正確的有（）A.該黑洞的第二宇宙速度為11.2km/s、.一一4冗2rB.該黑洞的質(zhì)量M=T23C.該黑洞的密度p=--GT2432RD.該黑洞表面的重力加速度度T27．百余年前，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論率先對(duì)黑洞作出預(yù)言。2019年4月10日21點(diǎn)整，天文學(xué)家召開(kāi)全球新聞發(fā)布會(huì)，宣布首次直接拍攝到黑洞的照片。若認(rèn)為黑洞為一個(gè)密度極大的球形天體，質(zhì)量為M，半徑為，吸引光繞黑洞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知光速為，以黑洞中心為起點(diǎn)，到黑洞外圈視界邊緣的長(zhǎng)度為臨界半徑，稱(chēng)為史瓦西半徑。下面說(shuō)法正確的是（）A．GM史瓦西半徑為——c2GMB.A．GM史瓦西半徑為——c2GMB.史瓦西半徑為2——

c2C.黑洞密度為4GD.黑洞密度為丁8．北京時(shí)間2019年4月10日晚21點(diǎn)，人類(lèi)史上首張黑洞照片面世（如圖所示）．黑洞照片不僅印證了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，更可直接測(cè)量中心黑洞的質(zhì)量，這是5500萬(wàn)光年外的大質(zhì)量星系M87中心超大質(zhì)量黑洞的黑洞陰影照片．也是人類(lèi)拍攝的首張黑洞照片．它是黑洞存在的直接“視覺(jué)”證據(jù)，從強(qiáng)引力場(chǎng)的角度印證了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論，不得不感嘆愛(ài)因斯坦“叕”對(duì)了?。?！早起歐洲航天局由衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑洞，假設(shè)銀河系中心僅此一個(gè)黑洞，已知太陽(yáng)繞著銀河系中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知引力常量G已知引力常量G，根據(jù)以上信息，下列說(shuō)法正確的是（）A.根據(jù)照片看出，黑洞是一種黑色的天體B.5500萬(wàn)光年指?jìng)鞑r(shí)間C可根據(jù)太陽(yáng)繞黑洞M的周期和運(yùn)行半徑求黑洞M的質(zhì)量D.可根據(jù)太陽(yáng)的質(zhì)量和運(yùn)行速度求黑洞M的質(zhì)量9．2019年北京時(shí)間4月10日21時(shí)，人類(lèi)歷史上首張黑洞照片被正式披露，引起世界轟動(dòng)．黑洞是一類(lèi)特殊的天體，質(zhì)量極大，引力極強(qiáng)，在它附近（黑洞視界）范圍內(nèi)，連光也不能逃逸，并伴隨很多新奇的物理現(xiàn)象．傳統(tǒng)上認(rèn)為，黑洞“有進(jìn)無(wú)出”，任何東西都不能從黑洞視界里逃逸出來(lái)．但霍金、貝肯斯坦等人經(jīng)過(guò)理論分析，認(rèn)為黑洞也在向外發(fā)出熱輻射，此即著名的“霍金輻射”，因此可以定義一個(gè)“黑洞溫h3c度”T：T二8GM常量,,為真空中的光速,G為萬(wàn)有引力常量,M為黑洞質(zhì)量,k是一個(gè)有重要物理意義的常量，叫做“玻爾茲曼常量”．以下幾個(gè)選項(xiàng)，不能用來(lái)表示“玻爾茲曼常量”單位的是（）A．JK-1DA．JK-1D．10.“黑洞”是近代引力理論所預(yù)言的宇宙中的一種特殊天體，在“黑洞”引力范圍內(nèi)，任何物體都不能脫離它的束縛，甚至連光也不能射出.歐洲航天局由衛(wèi)星觀察發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑洞.假設(shè)銀河系中心僅存此一個(gè)黑洞，已知太陽(yáng)系繞銀河系中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)下列哪組數(shù)據(jù)可以估算出該黑洞的質(zhì)量（引力常量為已知）（）A.太陽(yáng)系的質(zhì)量和太陽(yáng)系繞該黑洞公轉(zhuǎn)的周期B.太陽(yáng)系的質(zhì)量和太陽(yáng)系到該黑洞的距離C.太陽(yáng)系的運(yùn)行速度和該黑洞的半徑D.太陽(yáng)系繞該黑洞公轉(zhuǎn)的周期和公轉(zhuǎn)的半徑11.多國(guó)科研人員合作的科研項(xiàng)目---事件視界望遠(yuǎn)鏡，于4月10日發(fā)布人類(lèi)有史以來(lái)獲得的第一張黑洞照片。假設(shè)該黑洞的第一宇宙速度達(dá)到光速C,黑洞的密度等于中子的密度P，萬(wàn)有引力常量為G，則該黑洞的半徑R=？（）33c3c2：3c2;3c2A.R=.?B.R=.-CR=D.R=34兀GP4兀Gp\，4兀Gp34兀Gp12.2019年4月10日，全球多地同步公布了人類(lèi)歷史上第一張黑洞照片.黑洞是一種密度極大，引力極2GM大的天體，以至于光都無(wú)法逃逸.黑洞的大小由史瓦西半徑公式R=「一決定，其中萬(wàn)有引力常量c2G=6.67x10—iiN92/kg2,光速c=3.0x108m/s,天體的質(zhì)量為此已知太陽(yáng)的質(zhì)量約為2x1030kg,假如它變成一個(gè)黑洞，則“太陽(yáng)黑洞”的半徑約為（）A.icmB.imC.3kmD.300km13.黑洞是一種密度極大，引力極大的天體，以至于光都無(wú)法逃逸（光速為c），所以稱(chēng)為黑洞。已知某星球的質(zhì)量為m，半徑為R,引力常量為G，則該星球的逃逸速度公式為v=；：2Gm。如果天文學(xué)家觀測(cè)到距離某黑洞廠(chǎng)的天體以速度v繞該黑洞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于該黑洞下列說(shuō)法正確的是（）v2rA.該黑洞質(zhì)量為7丁GB.該黑洞質(zhì)量為Gv2r2v2rC.該黑洞的最大半徑為——c22v2rD.該黑洞的最小半徑為——c214.2019年11月28日，我國(guó)科學(xué)家依托自主研制的郭守敬望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)超理論預(yù)言上限的恒星級(jí)黑Mc2洞，有望推動(dòng)恒星演化和黑洞形成理論的革新。理論表明：黑洞質(zhì)量M和半徑R的關(guān)系為弁=—，其R2G中c為光速，G為引力常量。若觀察到黑洞周?chē)幸恍求w圍繞它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速率為v,軌道半徑為r，則可以算出（）（（）A．該黑洞的第一宇宙速度1B．v2r該黑洞的質(zhì)量M=——2GC．2v2該黑洞的半徑R=——A．該黑洞的第一宇宙速度1B．v2r該黑洞的質(zhì)量M=——2GC．2v2該黑洞的半徑R=——c2D．3v2該黑洞的密度P=——4兀215.2019年4月10日21時(shí)，人類(lèi)首張黑洞照片發(fā)布，這顆黑洞就是M87星系中心的超大質(zhì)量黑洞，對(duì)周?chē)奈镔|(zhì)（包括光子）有極強(qiáng)的吸引力。已知該黑洞質(zhì)量為X,質(zhì)量M與半徑R滿(mǎn)足:R2G其中cA.為光速，G為引力常量，設(shè)該黑洞是質(zhì)量分布均勻的球體，則下列說(shuō)法正確的是（）2MG該黑洞的半徑為丁B.C.c4該黑洞表面的重力加速度為前D.該黑洞的第一宇宙速度為J2c3c2該黑洞的平均密度為---8兀RG16.人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)了引力波來(lái)源于距地球之外13億光年的兩個(gè)黑洞（質(zhì)量分別為26個(gè)和39個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量）互相繞轉(zhuǎn)最后合并的過(guò)程。設(shè)兩個(gè)黑洞A、B繞其連線(xiàn)上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示.黑洞A的軌道半徑大于黑洞B的軌道半徑，兩個(gè)黑洞的總質(zhì)量為M,兩個(gè)黑洞間的距離為L(zhǎng),其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén),則A.黑洞A的質(zhì)量一定大于黑洞B的質(zhì)量B.黑洞A的線(xiàn)速度一定大于黑洞B的線(xiàn)速度C兩個(gè)黑洞間的距離L一定，M越大，T越大D.兩個(gè)黑洞的總質(zhì)量M一定，L越大，T越大17．2019年4月10日，天文學(xué)家召開(kāi)全球新聞發(fā)布會(huì)，宣布首次直接拍攝到黑洞的照片如圖所示．黑洞是一種密度極大、引力極大的天體，以至于光都無(wú)法逃逸（光速為c）.若黑洞的質(zhì)量為X,半徑為凡引力常量為G，其逃逸速度公式為v'=i：’2”.如果天文學(xué)家觀測(cè)到一天體以速度v繞某黑洞做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的有（B．X=Gv2r2GXC該黑洞的最大半徑為2GXD.該黑洞的最小半徑為——18.美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，天文學(xué)家利用錢(qián)德拉X射線(xiàn)望遠(yuǎn)鏡，在距離地球大約5千萬(wàn)光年的太空發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“年僅”31歲的黑洞,這一黑洞的質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的5倍（太陽(yáng)質(zhì)量約為201027噸），由一顆質(zhì)量大約20倍于太陽(yáng)的超新星爆炸形成.若該黑洞的半徑為R，質(zhì)量M和半徑Xc2R的關(guān)系滿(mǎn)足方=—（其中c為光速，G為引力常量）.假設(shè)該黑洞為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的球形且質(zhì)量均勻.則R2G關(guān)于該黑洞,下列說(shuō)法正確的是（）

c2A.該黑洞表面的重力加速度大小為一2RB.該黑洞的第一宇宙速度為十c2冗RC.若有一衛(wèi)星能在該黑洞表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則該衛(wèi)星運(yùn)行的周期應(yīng)為——cD該黑洞的平均密度為e19．“黑洞”是近代引力理論所預(yù)言的宇宙中的一種特殊天體，研究認(rèn)為，黑洞可能是由于超中子星發(fā)生塌縮而形成的.歐洲航天局由衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑洞并將它命名為：MCG6-30-15r,假設(shè)銀河系中心僅此一個(gè)黑洞.已知太陽(yáng)繞銀河系中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略其它行星對(duì)太陽(yáng)的作用產(chǎn)生的影響，則根據(jù)下列哪一組數(shù)據(jù)可以估算出該黑洞的質(zhì)量（）A.太陽(yáng)的質(zhì)量和運(yùn)行速度B.太陽(yáng)繞黑洞公轉(zhuǎn)的周期和太陽(yáng)到“MCG6-30-15r”的距離C.太陽(yáng)質(zhì)量和太陽(yáng)到“MCG6-30-15r”的距離D.太陽(yáng)繞黑洞公轉(zhuǎn)的運(yùn)行速度和太陽(yáng)到“MCG6-30-15r”的距離20．北京時(shí)間2019年4月10日21時(shí)，人類(lèi)首張黑洞照片面世，如圖所示．理論研究表明，黑洞是宇宙空間內(nèi)存在的一種密度極大體積極小的天體，黑洞的引力很大，連光都無(wú)法逃逸，有理論認(rèn)