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如图所示为宇宙中一个恒星系的示意图,其中A为该星系中的一颗行星,它绕中央恒星O运...

manfen5.com 满分网如图所示为宇宙中一个恒星系的示意图,其中A为该星系中的一颗行星,它绕中央恒星O运行的轨道近似为圆.天文学家观测得到A行星运行的轨道半径为r,周期为T.已知万有引力常量G.
(1)求A行星做匀速圆周运动的向心加速度大小;
(2)求中央恒星O的质量;
(3)若中央恒星是半径为R的均匀球体,要使在此恒星表面被平抛出的物体不再落回恒星表面,通过计算说明抛出物体的速度需要满足什么条件.
根据圆周运动的向心加速度的表达式求出向心加速度大小; 研究行星绕恒星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式求出中心体的质量. 平抛出的物体不再落回恒星表面,即物体会绕着恒星做匀速圆周运动.其中物体在靠近恒星表面,绕恒星做半径为R的匀速圆周运动发射速度最小. 【解析】 (1)根据圆周运动的向心加速度的表达式得出: A行星绕恒星做匀速圆周运动的加速度大小为:a=ω2r= (2)A行星绕恒星O做匀速圆周运动,设A行星和恒星的质量分别为m和M,根据万有引力定律和牛顿第二定律有: 解得:M=. (3)当水平抛出物体的速度大小等于或大于物体在靠近恒星表面,绕恒星做匀速圆周运动速度大小时,物体将不再落回恒星表面.设物体在靠近恒星表面,绕恒星做半径为R的匀速圆周运动的速度大小为υ,也就是我们所说的第一宇宙速度,根据万有引力定律和牛顿第二定律有:,v= 代入M解得:v= 即在恒星表面水平抛出物体,物体不再落回恒星表面,抛出物体的速度v'需满足的条件是:v′≥ 答:(1)A行星做匀速圆周运动的向心加速度大小为; (2)中央恒星O的质量是; (3)抛出物体的速度需要满足条件是:v′≥.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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