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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...

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,不考虑其它天体的影响,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。

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(1)可见星A所受暗星B的引力满分5 manfen5.com可等效为位于O点处质量为满分5 manfen5.com的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com,试求满分5 manfen5.com(用满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com表示);

(2)求暗星B的质量满分5 manfen5.com与可见星A的速率v、运行周期T和质量满分5 manfen5.com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满分5 manfen5.com的2倍,它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v=2.7×105m/s,运行周期T=4.7π×104s,质量m1=6满分5 manfen5.com,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6.67×10-11N·m2/kg2,ms=2.0×1030kg)

 

(1) (3)有可能是黑洞 【解析】 试题分析:(1)设A、B圆轨道的半径分别为,由题意知,A、B的角速度相等,为, 有:,,又 设A、B之间的距离为r,又 由以上各式得, ① 由万有引力定律得 将①代入得 令,比较可得 ② (2)由牛顿第二定律有: ③ 又可见星的轨道半径 ④ 由②③④得 (3)将代入得 ⑤ 代入数据得 ⑥ 设,(n>0)将其代入⑥式得, ⑦ 可见,的值随n的增大而增大,令n=2时得⑧ 要使⑦式成立,则n必须大于2,即暗星B的质量必须大于,由此得出结论,暗星B有可能是黑洞。 考点:考查了万有引力定律的应用 【名师点睛】本题计算量较大,关键抓住双子星所受的万有引力相等,转动的角速度相等,根据万有引力定律和牛顿第二定律综合求解,在万有引力这一块,设计的公式和物理量非常多,在做题的时候,首先明确过程中的向心力,然后弄清楚各个物理量表示的含义,最后选择合适的公式分析解题,另外这一块的计算量一是非常大的,所以需要细心计算  
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考点分析:
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如图,半径为R的光滑半圆形轨道ABC在竖直平面内,与水平轨道CD相切于C 点,D端有一被锁定的轻质压缩弹簧,弹簧左端连接在固定的挡板上,弹簧右端Q到C点的距离为2R。质量为m的滑块(视为质点)从轨道上的P点由静止滑下,刚好能运动到Q点,并能触发弹簧解除锁定,然后滑块被弹回,且刚好能通过圆轨道的最高点A。已知∠POC=60°,求:

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1.滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ;

2.弹簧被锁定时具有的弹性势能。

 

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2014年9月南京军区某部进行了一次海上军事演习,一艘鱼雷快艇以30m/s的速度追击前面同一直线上正在匀速逃跑的敌舰。当两者相距L0=2km时,以30m/s的速度(相对舰艇)发射一枚鱼雷,经过tl = 50 s 艇长通过望远镜看到了鱼雷击中敌舰爆炸的火光 , 同时发现敌舰仍在继续匀速逃跑 ,于是马上发出了第二次攻击的命令 , 第二枚鱼雷以同样速度(相对舰艇)发射后 ,又经t2 = 30s, 鱼雷再次击中敌舰并将其击沉。求第一枚鱼雷击中前后 , 敌舰逃跑的速度v1 v2分别为多大?

 

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升降机由静止开始以加速度a1匀加速上升2s,速度达到3m/s,接着匀速上升10s,最后再以加速度a2匀减速上升3s才停下来。求:

(1)匀加速上升的加速度大小a1,和匀减 速上升的加速度大小a2.

(2)上升的总高度H.

 

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某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图(b)所示。滑块和位移传感器发射部分的总质量m=_____________ kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=_____________。(重力加速度g取满分5 manfen5.com,最大静摩擦力等于滑动摩擦力:保留一位有效数字。)

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某课外活动小组用竖直上抛运动验证机械能守恒定律.

(1)某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径,读数如图甲所示小球直径为        mm.

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(2)图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出,先后通过光电门A、B,计时装置测出小球通过A的时间为2.55满分5 manfen5.com10-3s,小球通过B的时间为5.15满分5 manfen5.com10-3s,由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为VA、VB,其中VA=      m/s.(保留两位有效数字)

(3)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h,已知当地的重力加速度为g,只需比较        是否相等,就可以验证机械能是否守恒(用题目中给出的物理量符号表示).

 

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