用天文望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷邪l(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對(duì)它們的研究，使我們對(duì)宇宙中物質(zhì)存在的形式和分布有了較深刻的認(rèn)識(shí)，雙星系統(tǒng)是由兩個(gè)星體構(gòu)成，其中每個(gè)星體的線度都小于兩星體間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其它星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)做孤立系統(tǒng)處理，現(xiàn)根據(jù)對(duì)某一雙星系統(tǒng)的光度學(xué)測(cè)量確定，該雙星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量都是M，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線的中點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。
（1）計(jì)算該雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期T計(jì)算。
（2）若實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的運(yùn)動(dòng)周期為T觀測(cè)，且T觀測(cè)：T計(jì)算=1： (N>1)，為了解釋T觀測(cè)與T計(jì)算的不同，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到的暗物質(zhì)，作為一種簡(jiǎn)化模型，我們假定在這兩個(gè)星體邊線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著暗物質(zhì)，而不考慮其它暗物質(zhì)的影響，試根據(jù)這一模型和上述觀測(cè)結(jié)果確定該星系間這種暗物質(zhì)的密度。

（1）（2）

解析試題分析：（1）雙星繞它們的連線中點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力，根據(jù)萬有引力和牛頓第二定律得：

而
解得：。
（2）因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/f1/9/otvwf1.png" style="vertical-align:middle;" />，這個(gè)差異是以雙星連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著的暗物質(zhì)引起的，設(shè)這種暗物質(zhì)質(zhì)量為M′，位于兩星連線中點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)對(duì)雙星的影響相同，這時(shí)雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由雙星的萬有引力和M′對(duì)雙星的萬有引力提供，所以有：

又:
解得暗物質(zhì)的質(zhì)量為：
而暗物質(zhì)的體積為：
所以暗物質(zhì)的密度為：
考點(diǎn)：本題考查萬有引力定律的應(yīng)用，涉及雙星和暗物質(zhì)等天體知識(shí)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h，已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度ω0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。

（1）求衛(wèi)星B的運(yùn)動(dòng)周期
（2）如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上）則至少經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間，它們?cè)僖淮蜗嗑嘧罱?/p>

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（8分）土星上空有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩個(gè)巖石顆粒A和B與土星中心距離分別為rA＝8.0×104 km和r B＝1.2×105 km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）
⑴求巖石顆粒A和B的線速度之比；
⑵求巖石顆粒A和B的周期之比；
⑶土星探測(cè)器上有一物體，在地球上重為10 N，推算出他在距土星中心3.2×105 km處受到土星的引力為0.38 N。已知地球半徑為6.4×103 km，請(qǐng)估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

(12分)中國(guó)自行研制，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“神舟號(hào)”飛船，目前已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于國(guó)際第三代載人飛船技術(shù)，其發(fā)射過程簡(jiǎn)化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，A點(diǎn)距地面的高度為h1，飛船飛行五周后進(jìn)行變軌，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖所示，設(shè)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t，若已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，求：

⑴地球的平均密度是多少；
⑵飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大�。�
⑶橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）已知月球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的，月球半徑是地球半徑的，在月球表面16m處讓質(zhì)量m=50kg的物體自由下落，（已知地球表面的重力加速度g=10m/s2）。求：
（1）月球表面的重力加速度是多大？
（2）物體下落到月球表面所用的時(shí)間t是多少？
（3）月球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的多少倍？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）“神州六號(hào)”飛船的成功飛行為我國(guó)在2010年實(shí)現(xiàn)探月計(jì)劃——“嫦娥工程”獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)．假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為，忽略月球自轉(zhuǎn)．如題16圖飛船在軌道半徑為4R的圓形軌道Ⅰ上繞月球運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B再次點(diǎn)火進(jìn)入月球近月軌道Ⅲ繞月球作圓周運(yùn)動(dòng)．求：

(1)飛船在軌道Ⅰ上的運(yùn)行速率；
(2)飛船在軌道Ⅲ繞月球運(yùn)行一周所需的時(shí)間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

已知：地球的質(zhì)量為M，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為R，萬有引力常量為G， 求：同步衛(wèi)星的線速度v的表達(dá)式。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

（11分）繼神秘的火星之后，土星也成了全世界關(guān)注的焦點(diǎn).經(jīng)過近7年35.2億公里在太空中風(fēng)塵仆仆的穿行后，美航空航天局和歐航空航天局合作研究的“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器抵達(dá)預(yù)定軌道，開始“拜訪”土星及其衛(wèi)星家族.這是人類首次針對(duì)土星及其31顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測(cè).若“卡西尼”號(hào)探測(cè)器進(jìn)入繞土星飛行的軌道，在半徑為R的土星上空離土星表面高h(yuǎn)的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n周飛行時(shí)間為t.試計(jì)算土星的質(zhì)量和平均密度。（萬有引力常量為G）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，小球A系在細(xì)線的一端，線的另一端固定在O點(diǎn)，O點(diǎn)到水平面的距離為h.物塊B質(zhì)量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)正下方，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)，反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求物塊在水平面上滑行的時(shí)間t.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案