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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的...

manfen5.com 满分网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,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者的连线上的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.
(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m'的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2.试求m′(用m1、m2表示)
(2)求暗星B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.
双星系统构成的条件是双星的角速度相同,依靠它们之间的万有引力提供各自的向心力.由于两星球的加速度不同,必须采用隔离法运用牛顿定律分别对两星球研究,并通过数学变形求解. 【解析】 (1)设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速度相同,其为ω. 由牛顿运动定律, 对A:FA=m1ω2r1  对B:FB=m2ω2r2                FA=FB 设A、B之间的距离为r又r=r1+r2,由上述各式得r=① 由万有引力定律,有FA=G 将①代入得 令 比较可得m′=② (2)根据题意,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m'的星体对它的引力,由牛顿第二定律,有③ 得  m′=④ 又可见星A的线速度大小v=⑤ 由④⑤得,m′= 由②⑤可得 答:(1)O点处星体质量为m′为.     (2)暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式为
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考点分析:
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C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图(a)是对应的位移一时间图线.然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度一时间图线,如图(b)中图线l、2、3、4、5所示;.
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设.
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时间(s)下落距离(m)
0.00.000
0.40.036
0.80.469
1.20.957
1.61.447
2.OX
根据以上材料,回答下列提问:
(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是______
(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做______运动,表中X处的值为______
(3)图(b)中各条图线具有共同特点,“小纸杯”在下落的开始阶段做______运动,最后“小纸杯”做______运动;
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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