2020年高考物理专题复习：黑洞问题

2020年高考物理专题复习：黑洞问题1．2019年4月10日晚,人类首张黑洞照片面世,黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大而体积极小的天体,黑洞的引力很大，连光都无法逃逸．在两个黑洞合并过程中,由于彼此间的强大引力作用,会形成短时间的双星系统.如图所示，黑洞A、B可视为质点，两者围绕连线上O点做匀速圆周运动,。点离黑洞A更近，不考虑其他天体的影响.假定黑洞A质量为吗，黑洞B质量为m2AB间距离为L下列说法正确的是（）AQ£_FA.黑洞A与B绕行的向心加速度大小相等B.黑洞A的质量m1小于黑洞B的质量m2C若两黑洞质量保持不变，但两黑洞间距离L逐渐减小，则两黑洞的绕行周期均逐渐减小D.若两黑洞质量保持不变，但两黑洞间距离L逐渐增大，则两黑洞的向心加速度大小均逐渐增大2．北京时间2019年4月10日21点整，全世界的太空迷们翘首以盼，人类首张黑洞照片即将揭开神秘面纱。黑洞究竟长什么样？物理和天文学者眼里的黑洞和普通人看到的有什么不一样呢？如图甲所示是M87星系中心的超大质量黑洞的模拟图像。中间的黑色区域是黑洞的剪影。人类首次发现的引力波就来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的。点做匀速圆周运动，黑洞A的质量大于黑洞B的质量，引力常量为G,则（）图甲图乙A.黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径B.黑洞A的线速度一定大于黑洞B的线速度C若两个黑洞间的距离为L,其运动周期为T,则两个黑洞的总质量为时=山GT2D.随着两个黑洞间的距离L在减小，其运动的角速度在减小3．美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”，天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件，GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞并合事件。假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小，若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（）A.这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等B.36倍太阳质量的黑洞比29倍太阳质量的黑洞运行的轨道半径小C.这两个黑洞运行的线速度大小始终相等D.随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期也在增大4．北京时间2019年4月10日，人类历史上首张黑洞“照片”（如图）被正式披露，引起世界轰动；2020年4月7日“事件视界望远镜（EHT）”项目组公布了第二张黑洞“照片”，呈现了更多有关黑洞的信息。黑洞是质量极大的天体，引力极强。一个事件刚好能被观察到的那个时空界面称为视界。例如，发生在黑洞里的事件不会被黑洞外的人所观察到，因此我们可以把黑洞的视界作为黑洞的“边界”。在黑洞视界范围内，连光也不能逃逸。由于黑洞质量极大，其周围时空严重变形。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，有一部分光会落入黑洞中，但还有另一部分离黑洞较远的光线会绕过黑洞，通过弯曲的路径到达地球。根据上述材料，结合所学知识判断下列说法正确的是（）A.黑洞“照片”明亮部分是地球上的观测者捕捉到的黑洞自身所发出的光B.地球观测者看到的黑洞“正后方”的几个恒星之间的距离比实际的远C.视界是真实的物质面，只是外部观测者对它一无所知D.黑洞的第二宇宙速度小于光速c5.天文学家通过观察双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞，假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小，若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其他星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（）A.这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等B.36倍太阳质量的黑洞轨道半径比29倍太阳质量的黑洞轨道半径小C.这两个黑洞运行的线速度大小始终相等D.随两个黑洞的间距缓慢减小，这两个黑洞运行的周期在增大6．2019年4月10日，天文学家公布了人类史上首张黑洞照片，如图所示.黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）.若黑洞的质量为X,半径为凡引力常量为G，如果天文学家观测到一天体绕某黑洞做半径为广的匀速圆周运动，周期为T，则下列说法正确的有（）A.该黑洞的第二宇宙速度为11.2km/s、.一一4冗2rB.该黑洞的质量M=T23C.该黑洞的密度p=--GT2432RD.该黑洞表面的重力加速度度T27．百余年前，爱因斯坦的广义相对论率先对黑洞作出预言。2019年4月10日21点整，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片。若认为黑洞为一个密度极大的球形天体，质量为M，半径为，吸引光绕黑洞做匀速圆周运动。已知光速为，以黑洞中心为起点，到黑洞外圈视界边缘的长度为临界半径，称为史瓦西半径。下面说法正确的是（）A．GM史瓦西半径为——c2GMB.A．GM史瓦西半径为——c2GMB.史瓦西半径为2——

c2C.黑洞密度为4GD.黑洞密度为丁8．北京时间2019年4月10日晚21点，人类史上首张黑洞照片面世（如图所示）．黑洞照片不仅印证了爱因斯坦的广义相对论，更可直接测量中心黑洞的质量，这是5500万光年外的大质量星系M87中心超大质量黑洞的黑洞阴影照片．也是人类拍摄的首张黑洞照片．它是黑洞存在的直接“视觉”证据，从强引力场的角度印证了爱因斯坦广义相对论，不得不感叹爱因斯坦“叕”对了！！！早起欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，假设银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳绕着银河系中心做匀速圆周运动，已知引力常量G已知引力常量G，根据以上信息，下列说法正确的是（）A.根据照片看出，黑洞是一种黑色的天体B.5500万光年指传播时间C可根据太阳绕黑洞M的周期和运行半径求黑洞M的质量D.可根据太阳的质量和运行速度求黑洞M的质量9．2019年北京时间4月10日21时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随很多新奇的物理现象．传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来．但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温h3c度”T：T二8GM常量,,为真空中的光速,G为万有引力常量,M为黑洞质量,k是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”．以下几个选项，不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（）A．JK-1DA．JK-1D．10.“黑洞”是近代引力理论所预言的宇宙中的一种特殊天体，在“黑洞”引力范围内，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出.欧洲航天局由卫星观察发现银河系中心存在一个超大型黑洞.假设银河系中心仅存此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量（引力常量为已知）（）A.太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期B.太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离C.太阳系的运行速度和该黑洞的半径D.太阳系绕该黑洞公转的周期和公转的半径11.多国科研人员合作的科研项目---事件视界望远镜，于4月10日发布人类有史以来获得的第一张黑洞照片。假设该黑洞的第一宇宙速度达到光速C,黑洞的密度等于中子的密度P，万有引力常量为G，则该黑洞的半径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类历史上第一张黑洞照片.黑洞是一种密度极大，引力极2GM大的天体，以至于光都无法逃逸.黑洞的大小由史瓦西半径公式R=「一决定，其中万有引力常量c2G=6.67x10—iiN92/kg2,光速c=3.0x108m/s,天体的质量为此已知太阳的质量约为2x1030kg,假如它变成一个黑洞，则“太阳黑洞”的半径约为（）A.icmB.imC.3kmD.300km13.黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c），所以称为黑洞。已知某星球的质量为m，半径为R,引力常量为G，则该星球的逃逸速度公式为v=；：2Gm。如果天文学家观测到距离某黑洞厂的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，则关于该黑洞下列说法正确的是（）v2rA.该黑洞质量为7丁GB.该黑洞质量为Gv2r2v2rC.该黑洞的最大半径为——c22v2rD.该黑洞的最小半径为——c214.2019年11月28日，我国科学家依托自主研制的郭守敬望远镜发现了远超理论预言上限的恒星级黑Mc2洞，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。理论表明：黑洞质量M和半径R的关系为弁=—，其R2G中c为光速，G为引力常量。若观察到黑洞周围有一星体围绕它做匀速圆周运动，速率为v,轨道半径为r，则可以算出（）（（）A．该黑洞的第一宇宙速度1B．v2r该黑洞的质量M=——2GC．2v2该黑洞的半径R=——A．该黑洞的第一宇宙速度1B．v2r该黑洞的质量M=——2GC．2v2该黑洞的半径R=——c2D．3v2该黑洞的密度P=——4兀215.2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片发布，这颗黑洞就是M87星系中心的超大质量黑洞，对周围的物质（包括光子）有极强的吸引力。已知该黑洞质量为X,质量M与半径R满足:R2G其中cA.为光速，G为引力常量，设该黑洞是质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（）2MG该黑洞的半径为丁B.C.c4该黑洞表面的重力加速度为前D.该黑洞的第一宇宙速度为J2c3c2该黑洞的平均密度为---8兀RG16.人类首次发现了引力波来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞（质量分别为26个和39个太阳质量）互相绕转最后合并的过程。设两个黑洞A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示.黑洞A的轨道半径大于黑洞B的轨道半径，两个黑洞的总质量为M,两个黑洞间的距离为L,其运动周期为T,则A.黑洞A的质量一定大于黑洞B的质量B.黑洞A的线速度一定大于黑洞B的线速度C两个黑洞间的距离L一定，M越大，T越大D.两个黑洞的总质量M一定，L越大，T越大17．2019年4月10日，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示．黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）.若黑洞的质量为X,半径为凡引力常量为G，其逃逸速度公式为v'=i：’2”.如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动,则下列说法正确的有（B．X=Gv2r2GXC该黑洞的最大半径为2GXD.该黑洞的最小半径为——18.美国国家航空航天局（NASA）召开新闻发布会，天文学家利用钱德拉X射线望远镜，在距离地球大约5千万光年的太空发现了一个“年仅”31岁的黑洞,这一黑洞的质量大约是太阳质量的5倍（太阳质量约为201027吨），由一颗质量大约20倍于太阳的超新星爆炸形成.若该黑洞的半径为R，质量M和半径Xc2R的关系满足方=—（其中c为光速，G为引力常量）.假设该黑洞为一个标准的球形且质量均匀.则R2G关于该黑洞,下列说法正确的是（）

c2A.该黑洞表面的重力加速度大小为一2RB.该黑洞的第一宇宙速度为十c2冗RC.若有一卫星能在该黑洞表面附近做匀速圆周运动，则该卫星运行的周期应为——cD该黑洞的平均密度为e19．“黑洞”是近代引力理论所预言的宇宙中的一种特殊天体，研究认为，黑洞可能是由于超中子星发生塌缩而形成的.欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞并将它命名为：MCG6-30-15r,假设银河系中心仅此一个黑洞.已知太阳绕银河系中心做匀速圆周运动，忽略其它行星对太阳的作用产生的影响，则根据下列哪一组数据可以估算出该黑洞的质量（）A.太阳的质量和运行速度B.太阳绕黑洞公转的周期和太阳到“MCG6-30-15r”的距离C.太阳质量和太阳到“MCG6-30-15r”的距离D.太阳绕黑洞公转的运行速度和太阳到“MCG6-30-15r”的距离20．北京时间2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，如图所示．理论研究表明，黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大体积极小的天体，黑洞的引力很大，连光都无法逃逸，有理论认