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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，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。

    （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的两倍，，运行周期T＝4.7π×104s，质量m1＝6m/s,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？

    　　　　　（G＝6.67×10N2·m/kg2，ms=2.0×1030kg）

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    【答案】

     （1）设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2，由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速相同，其为ω。由牛顿运动运动定律，有

    FA＝m1ω2r1   

    FB＝m2ω2r2   

    FA＝FB         

    设A、B之间的距离为r，又r＝r1＋r2，   

    由上述各式得

    r＝                              ① 

    由万有引力定律，有

    FA＝G                                  

    将①代入得

    FA＝G                 

    令

    FA＝G                   

    比较可得

                              ②  

    （2）由牛顿第二定律，有

                              ③    

    又可见星A的轨道半径

    　　　          r1＝                                ④  

    由②③④式可得

    　　　　　　　　　

    （3）将m1＝6mI代入⑤式，得

    　　　　　　　　　　⑤

    代入数据得

    　　　　　　　　　　⑥  

    设m2＝nmI，（n＞0），将其代入⑥式，得

    　　　　⑦   

    可见，的值随n的增大而增大，试令n=2，得

    　　　　　　⑧ 

    　　　若使⑦式成立，则n必须大于2，即暗星B的质量m2必须大于2mI，由此得出结论：暗星B有可能是黑洞。

     

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    （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×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=2.0×1030 kg）

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    （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．

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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5-4-3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.

    图5-4-3

    (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=6.67×10-11N·m2/kg2，ms=2.0×1030kg)

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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，不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者的连线上的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。

     

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    （1）可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为的星体（可视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2，试求（用m1、m2表示）；

    （2）求暗星B的的质量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，运行周期，质量m1=6ms，试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗？   图18

    （，）                      

     

     

     

     

     

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