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高考物理计算题复习《双星问题》(解析版).pdfVIP

高考物理计算题复习《双星问题》(解析版).pdf

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《双星问题》

一、计算题

1.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人麦析伦云时,发现了双星

AB

系统,它由可见星和不可见的暗星构成,两星视为质点,不考虑其它星体的影

ABO

响,、围绕两者连线上的点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如

GAvT

图所示。引力常量为,由观测能够得到可见星的速率和运行周期。

ABFAO

可见星所受暗星的引力可等效为位于点处质量为的星体可视为

AB

质点对它的引力,设和的质量分别为,,试求用、表示

B

求暗星的的质量AvT

与可见星的速率、运行周期和质量之间的关系式。

要求等号左边只含有和,,等号右边为其它量

2.众多的恒星组成不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星,

如下图所示,两星各以一定速率绕其连线上某一点匀速转动,这样才不至于因万有

L

引力作用而吸引在一起,已知双星质量分别为、,它们间的距离始终为,

G

引力常数为,求:

O

双星旋转的中心到的距离;

第1页,共29页

双星的转动周期。

3.天文观测中发现宇宙中存在着“双星”,所谓双星,是两颗质量相近,分别为和

的恒星,它们的距离为,而远远小于它们跟其它天体之间的距离,这样的双rr

O

星将绕着它们的连线上的某点作匀速圆周运动.求:

O

这两颗星到点的距离、各是多大

双星的周期.

4.现代观测表明,由于引力的作用,恒星有“聚焦”的特点,众多的恒星组成不同层

次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星.它们以两者连线上的某

点为圆心做匀速圆周运动,这样就不至于由于万有引力的作用而吸引在一起.如图

m2mL

所示,设某双星系统中的两星、的质量分别为和,两星间距为,在相

OG

互间万有引力的作用下,绕它们连线上的某点转动.已知引力常量,求:

、两星之间的万有引力大小;

O

星到点的距离;

它们运动的周期.

第2页,共29页

5.黑洞是宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于

光速。黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它

ABmABL

对其他事物的影响,双星系统中两个星球、的质量都是,、相距,它们

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