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如图为宇宙中有一个恒星系的示意图.A为星系的一颗行星,它绕中央恒星O运行的轨道近...

如图为宇宙中有一个恒星系的示意图.A为星系的一颗行星,它绕中央恒星O运行的轨道近似为圆.天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R、周期为T
(1)中央恒星O的质量为多大?
(2)经长期观测发现,A行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔时间t发生一次最大的偏离.天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B(假设其运行轨道与A在同一水平面内,且与A的绕行方向相同),它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离(由于B对A的吸引而使A的周期引起的变化可以忽略)根据上述现象及假设,试求未知行星B的运动周期T及轨道半径R.

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研究行星绕恒星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式带有周期表达式,再根据已知量解出恒星质量;根据开普勒第三定律解得轨道半径. 【解析】 (1)设中央恒星质量为M,A行星质量为m 由万有引力提供向心力得:=     得:   (2)每隔时间t发生一次最大的偏离,说明A、B相距最近, 据题意有: 解得: 据开普勒第三定律: 得: 答:中央恒星O的质量为;未知行星B的运动周期,及轨道半径.
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考点分析:
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弯道半径r(m)660330220165132110
内外轨高度差h(m)0.050.100.150.200.250.30
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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