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高中一年级物理

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首页 高中一年级物理知识 发现未知天体 万有引力定律的其他应用 试题正文
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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星云时，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．将两颗星视为质点，不考虑其他天体的影响，星A、B围绕二者连线上的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，设星A和星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=2.7×105m/s，运行周期T=4.7π×104s，质量m1=6ms，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？  (G=6.67×10-11N.m2/kg2，ms=2.0×1030kg)

    本题信息：2012年同步题物理计算题难度较难 来源:张勇（高中物理）
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本试题 “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星云时，发现了LMCX-3双星系统...” 主要考查您对

发现未知天体

万有引力定律的其他应用

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发现未知天体：

万有引力定律可以根据力和运动的关系，通过对天体轨道的精密计算和科学观察，发现新的天体。如1846年勒维列发现海王星。


知识拓展：

人们是怎么样发现新天体的：
1.直接观察。当你对着天空观察时，在某区域若发现星表里没有的亮点，再观察一段时间，以便确定是一个新的天体，即发现了未知天体。此种情况一般是在新星诞生（或旧星消亡）时发出的光，经过遥远的太空，传到地球。
2.借助仪器设备观察。当用眼睛直接发现困难是，你可以借助于仪器，如用大口径的望远镜可以发现较暗的未知天体，用射电望远镜可以发现不发可见光的天体。此种情况归功于技术进步，短时间内会发现一批未知天体。
3.理论计算，观察验证。对已知星体运动的观察，发现与理论不吻合，可以假设它的附近有一未知的天体，用理论计算若干时间后（如1年后）它在天空出现的可能位置，然后由专业天文台在该时间进行实际观察，运气好的话会发现未知天体。如海王星、冥王星的发现过程。
4.理论预言。广义相对论预言的一种特别致密的暗天体——黑洞。


万有引力定律的其他应用：

万有引力定律：（G=6.67×10-11 N·m2/kg2），万有引力定律在天文学中的应用：
1、计算天体的质量和密度；
2、人造地球卫星、地球同步卫星、近地卫星；
3、发现未知天体；
4、分析重力加速度g随离地面高度h的变化情况；
①物体的重力随地面高度h的变化情况：物体的重力近似地球对物体的吸引力，即近似等于，可见物体的重力随h的增大而减小，由G=mg得g随h的增大而减小。
②在地球表面（忽略地球自转影响）：（g为地球表面重力加速度，r为地球半径）。
③当物体位于地面以下时，所受重力也比地面要小，物体越接近地心，重力越小，物体在地心时，其重力为零。
5、双星问题：天文学上把两颗相距比较近，又与其他星体距离比较远的星体叫做双星。双星的间距是一定的，它们绕二者连线上的同一点分别做圆周运动，角速度相等。以下图为例


由以上各式解得：
6、黄金代换公式：GM=gR2。


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