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【题目】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LMCX3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成.将两星视为质点,不考虑其他天体的影响,AB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

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AB的质量分别为m1m2,试求m′(用m1m2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;

3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率v2.7×105 m/s,运行周期T4.7π×104s,质量m16ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G6.67×1011Nm2/kg2ms2.0×103 kg

【答案】1(3)有可能是黑洞

【解析】

试题(1)设AB圆轨道的半径分别为,由题意知,AB的角速度相等,为

有:,又

AB之间的距离为r,又

由以上各式得,

由万有引力定律得

代入得

,比较可得

2)由牛顿第二定律有:

又可见星的轨道半径

②③④

3)将代入

代入数据得

,(n0)将其代入式得,

可见,的值随n的增大而增大,令n=2时得

要使式成立,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。

练习册系列答案
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A. 物块仍沿斜面匀速运动

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A. PM所用的时间等于T/4

B. QN阶段,速率逐渐变大

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D. MN所用时间大于T/2

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请你分析数据回答下列问题(设整个过程中小车所受阻力恒定,结果保留两位有效数字);

1)该电动小车的最大速度为___________m/s

2)该电动小车所受阻力为_________N.

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【题目】如图所示为两级皮带传动装置,转动时皮带均不打滑,中间两个轮子是固定在一起的,1的半径和轮2的半径相同,3的半径和轮4的半径相同,且为轮1和轮2半径的一半,则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比( )

A. 线速度之比为1:4B. 角速度之比为14

C. 向心加速度之比为8:1D. 向心加速度之比为1:8

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【题目】如图所示,均匀带电的半圆环在圆心O点产生的电场强度为E、电势为,把半圆环分成ABBCCD三部分。下列说法正确的是

A. BC部分在O点产生的电场强度的大小为

B. BC部分在O点产生的电场强度的大小为

C. BC部分在O点产生的电势为

D. BC部分在O点产生的电势为

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C. t=2.5s时,小球经过界线MND. 小球向右运动的过程中,F1F2的冲量相同

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