(2008?寧夏)天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動,周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G)
分析:這是一個雙星的問題,兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動,它們之間的萬有引力提供各自的向心力,兩顆恒星有相同的角速度和周期,結(jié)合牛頓第二定律和萬有引力定律解決問題.
解答:解:設(shè)兩顆恒星的質(zhì)量分別為m1、m2,做圓周運動的半徑分別為r1、r2,角速度分別為ω1,ω2.根據(jù)題意有
ω12
r1+r2=r②
根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律,有
G
m1m2
r2
=m1
ω
2
1
r1

G
m1m2
r2
=m2
ω
2
2
r2

聯(lián)立以上各式解得            r1=
m2r
m1+m2

根據(jù)解速度與周期的關(guān)系知ω1=ω2=
T

聯(lián)立③⑤⑥式解得m1+m2=
4π2
T2G
r3

答:這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量是
4π2
T2G
r3
點評:本題是雙星問題,與衛(wèi)星繞地球運動模型不同,兩顆星都繞同一圓心做勻速圓周運動,關(guān)鍵抓住條件:相同的角速度和周期.
練習冊系列答案
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h4
.再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上.外界天氣的壓強和溫度始終保持不變,求此次沙子倒完時活塞距氣缸底部的高度.

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(1)粒子在磁場中運動速度的大;
(2)勻強電場的場強大。

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