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“黑洞”爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体,它的密度极大,对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力.根据爱因斯坦理论,光子是有质量的,光子到达黑洞表面时也将被吸入,恰能绕黑洞表面做圆周运动.根据天文观测,银河系中心可能有一个黑洞,距该黑洞远的星体正以的速度绕它旋转,据此估算该黑洞的最大半径R是多少?(保留一位有效数字)

答案:略
解析:

根据爱因斯坦理论,光子有质量,所以黑洞对光子的引力就等于它做圆周运动时的向心力,即

    ①

其中M为黑洞质量,m为光子质量,c为光速,r为轨道半径,即黑洞的最大可能半径.

银河系中的星体绕黑洞旋转时,也可认为做的是匀速圆周运动,其向心力为二者之间的万有引力,所以有:

   ②

其中为星体质量,R为星体的轨道半径.

由①②式可得黑洞的可能最大半径为:


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

黑洞是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体,它的密度极大,对周围的物质有极强的吸引力,根据恩爱斯坦理论,光子是有质量的,光子到达黑洞表面时也将被吸入,最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动,根据天文观测,银河系中心可能有一个黑洞,距该黑洞6.0×1012m远的星体正以2.0×106m/s的速度绕它旋转,距此估算可能黑洞的最大半径为多大?(保留一位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:038

“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体,它的密度极大,对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力,根据爱因斯坦理论,光子是有质量的,光子到达黑洞表面时也将被吸入,且恰能绕黑洞表面做圆周运动.根据天文观测,银河系中心可能有一个黑洞,距该黑洞远的星体正以的速度绕它旋转,据此估算该黑洞的最大半径R是多少?(保留一位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论预言的一种特殊天体,它的密度极大,对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力.根据爱因斯坦理论,光子是有质量的,光子到达黑洞表面时也将被吸入,最多恰能绕黑洞表面做圆周运动.根据天文观测,银河系中心可能有一个黑洞,距该洞6.0×1012 m远的星体正以2.0×106 m/s的速度绕它旋转,据此估算该可能存在的黑洞的最大半径R=_________m.(保留两位有效数字)

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科目:高中物理 来源:2014届江西省高一下学期第三次月考物理试卷(解析版) 题型:填空题

“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体,它的密度极大,对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力,根据爱因斯坦理论,光子是有质量的,光子到达黑洞表面时也将被吸入,最多恰能绕黑洞表面做圆周运动,天文学家通过天文观测认为:在“猎户座”可能存在着一个“黑洞”,距“黑洞”中心km处有一颗恒星以200km/s的速度绕其旋转。根据以上信息,试估算这一“黑洞”的半径R=_____m。(已知c=3×105km/s保留一位有效数字)

 

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