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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,不考虑其他天体的影响,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7-5-4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.

7-5-4

(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;

(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率v=2.7×105 m/s,运行周期T=4.7π×104 s,质量m1=6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗.(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,ms=2.0×1030 kg

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2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星,其定点位置与东经98°的经线在同一平面内.若把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似取为东经98°和北纬α=40°,已知地球半径R,地球自转周期T,地球表面重力加速度g(视为常量)和光速c.试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间.

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人造卫星沿圆轨道环绕地球运动,因为大气阻力的作用,其运动的高度将逐渐变化,由于高度变化很慢,在变化过程中的任一时刻,仍可认为卫星满足匀速圆周运动规律.下述关于卫星运动的一些物理量变化情况,正确的是(    )

A.线速度减小                           B.周期变大

C.半径增大                             D.向心加速度增大

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如图7-5-3所示有A、B两个行星绕同一恒星O做圆周运动,运转方向相同,A行星的周期为T1,B行星的周期为T2.在某一时刻两行星第一次相遇(即两行星相距最近),则(    )

7-5-3

A.经过时间t=T1+T2,两行星将第二次相遇

B.经过时间t=,两行星将第二次相遇

C.经过时间t=,两行星第一次相距最远

D.经过时间t=,两行星第一次相距最远

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如图7-5-2所示,A、B、C是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星.下列说法中正确的是(    )

7-5-2

A.B、C的线速度大小相等,且大于A的线速度

B.B、C的周期相等,且大于A的周期

C.B、C的向心加速度大小相等,且大于A的向心加速度

D.C加速(速率增大)可追上同一轨道上的B

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假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍,仍做圆周运动,则(    )

A.根据公式v=ωr,可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍

B.根据公式F=,可知卫星所需的向心力将减小到原来的

C.根据公式F=,可知地球提供的向心力将减小到原来的

D.根据上述选项B和C中给出的公式,可知卫星运动的线速度将减小到原来的

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地球的两颗人造卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比r1∶r2=1∶2.求:

(1)线速度之比;

(2)角速度之比;

(3)运行周期之比;

(4)向心力之比.

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同步卫星离地心距离为r,运行速度为v1,加速度为a1.地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R.则以下正确的是(    )

A.           B.           C.            D.

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据观测,某行星外围有一模糊不清的环,为了判断该环是连续物还是卫星群,测出了环中各层的线速度v的大小与该层至行星中心的距离R.以下判断正确的是(    )

A.若v与R成正比,则环是连续物                B.若v与R成反比,则环是连续物

C.若v2与R成反比,则环是卫星群              D.若v2与R成正比,则环是卫星群

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宇航员在月球上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h处释放,经时间t后落到月球表面(设月球半径为R).据上述信息推断,飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为(    )

A.             B.             C.            D.

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同步练习册答案