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神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统...

 神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成.两星视为质点,不考虑其它星体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图18所示.引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T.

6ec8aac122bd4f6e(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为6ec8aac122bd4f6e的星体(可视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求6ec8aac122bd4f6e(用m1、m2表示);

(2)求暗星B的的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式;

(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率6ec8aac122bd4f6e,运行周期6ec8aac122bd4f6e,质量m1=6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?   图18

6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e)                      

 

 

 

 

 

 【解析】 (1)设A、B的轨道半径分别为r1、r2,它们做圆周运动的周期T、角速度ω都相同,根据牛顿运动定律有  即 A、B之间的距离 根据万有引力定律 得 (2)对可见星A有  其中  得: (3)设m2= nm(n>0),并根据已知条件m1=6ms,及相关数据代入上式得   由数学知识知在n>0是增函数 当n=2时,  所以一定存在n>2,即m2>2ms,可以判断暗星B可能是黑洞.
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考点分析:
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 在研究宇宙发展演变的理论中,有一种学说叫做“宇宙膨胀说”,这种学说认为万有引力常量G缓慢地减小。根据这一理论,在很久很久以前,太阳系中地球的公转情况与现在相比

A.公转半径R较大             B。公转周期T较小

C.公转速率v较大               D。公转角速度6ec8aac122bd4f6e较小

 

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 6ec8aac122bd4f6e如图所示,a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星,下列说法正确的是(  )

A.b、c的线速度大小相等,且大于a的线速度;

B.b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度;

C.c加速可追上同一轨道上的b,b减速可等候同一轨道上的c;

D.a卫星由于某原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将增大。

 

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 我国探月的“嫦娥工程”已启动,在不久的将来,我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月球上测得摆长为l的单摆做小振幅振动的周期为T,将月球视为密度均匀、半径为r的球体,则月球的密度为

  A.6ec8aac122bd4f6e  B.6ec8aac122bd4f6e  C.6ec8aac122bd4f6e  D.6ec8aac122bd4f6e

 

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 我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为m1、m2,半径分别为R1、R2,人造地球卫星的第一宇宙速度为v,对应的环绕周期为T,则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为(  )

A.v,T   B.v,T

C.v,T   D. v,T

 

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 6ec8aac122bd4f6e如图所示,“嫦娥奔月”的过程可以简化为:“嫦娥一号”升空后,绕地球沿椭圆轨道运动,远地点A距地面高为h1,然后经过变轨被月球捕获,再经多次变轨,最终在距离月球表面高为h2的轨道上绕月球做匀速圆周运动。若已知地球的半径为R1、表面重力加速度为g0,月球的质量为M、半径为R2,引力常量为G,根据以上信息,可以确定(  )                          

    A.“嫦娥一号”在远地点A时的速度

    B.“嫦娥一号”在远地点A时的加速度

    C.“嫦娥一号” 绕月球运动的周期

    D.月球表面的重力加速度   

 

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