,轨道半径越大其周期越大,故选项C正确。由万有引力定律和牛顿第二定律知,航天飞机在两轨道的同一点A加速度相同,故选项D错误。类型五:双星运动类
在天体运动中,将两个彼此距离接近行星称为双星,由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变。星体在万有引力提供向心力的情况下做圆周运动,故两类做匀速圆周运动的向心力大小相等(为两者之间的万有引力),角速度相
同(即周期相同)。由Fmr2mv知。两者运行的轨道半径及线速度大小与质量成反比。
例7:(2006年高考天津卷)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LMCX3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。
f(1)可见得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的(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mI的两倍,它将有可能成
为黑洞。若可见星A的速率v27105ms,运行周期T47104s,质量
m16ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?S图1Er
(G6671011Nm2kg2,ms201030kg)
解析:(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FAm12r1FBm22r2
FAFB
设AB之间的距离为r.又rr1r2
有上诉各式得
r
m1m2m2
r1
……1
由万有引力定律有
FA
Gm1m2r2
将1式代入
FA
G
m1
m1m2m22r12
令
FA
Gm1mr12
比较可得m
m23m1m22
(2)由牛顿第二定律有:Gm1mr12
m1
v2r1
又可见A的轨道半径
r1
vT2
由1、2、3式可得
m23m2m22
v3T2G
(3)将m1
6ms
代入5式得
m236msm2
2
vT2G
……2……3……4……5
f代入数据得
m236msm22
35ms
设m2
ms
0将其代入6式得
……6
m236msm22
612
ms
35ms
……7
可见
m236msm22
的值随着n的增大而增大。试令
2
得
6
12
ms
0125ms
35ms
如使r