專題宇宙中的雙星及多星問題

1、宇宙中的雙星及多星問題一、雙星問題在銀河系中，雙星的數(shù)量非常多，估計不少于單星。研究雙星，不但對于了解恒星形成和演化過程的多樣性有重要的意義，而且對于了解銀河系的形成和演化，也是一個不可缺少的方面。雙星系統(tǒng)具有如下特點：(1)它們以相互間的萬有引力來提供向心力。(2)它們共同繞它們連線上某點做圓周運動。(3)它們 的周 期、角速度相 同。二、三星問題三星問題有兩種情況：第一種情況三顆星連在同一直線上，兩顆星圍繞中央的星（靜止不動）在同一半徑為R的圓軌道上運行，周期相同；第二種情況三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，并沿等邊三角形的外接圓軌道運行，三顆星運行周期相同?！旧钊雽W(xué)習(xí)】例題1：（2008

2、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）例題2：（2013山東）雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T，經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則

3、此時圓周運動的周期為（）1、第一種情況：例題3：宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個質(zhì)量為m的小星體和一個質(zhì)量為M的大星體組成，兩個小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上運行，軌道半徑為r關(guān)于該三星系統(tǒng)的說法中正確的是（）A在穩(wěn)定運行的情況下，大星體提供兩小星體做圓周運動的向心力B在穩(wěn)定運行的情況下，大星體應(yīng)在小星體軌道中心，兩小星體在大星體相對的兩側(cè)2、第二種情況：例題4：宇宙間存在一些離其他恒星較遠的三星系統(tǒng)其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的星體位于等邊三角形的三個頂點上，三角形邊長為R忽略其他星體對它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運動，引力常量為G則（） 【課

4、堂檢測】1我們的銀河系的恒星中大約四分之一是雙星某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點C做勻速圓周運動那么S1、S2做勻速圓周運動的（）A. 角速度與其質(zhì)量成反比 B. 線速度與其質(zhì)量成反比C. 向心力與其質(zhì)量成反比 D. 半徑與其質(zhì)量的平方成反比2冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為71，同時繞它們連線上某點O做勻速圓周運動由此可知，冥王星繞O點運動的()A軌道半徑約為卡戎的 B角速度大小約為卡戎的C線速度大小約為卡戎的7倍 D向心力大小約為卡戎的7倍物理限時練 一、單項選擇題12013

5、年2月15日中午12時30分左右，俄羅斯車?yán)镅刨e斯克州發(fā)生天體墜落事件一塊隕石從外太空飛向地球，到A點剛好進入大氣層，由于受地球引力和大氣層空氣阻力的作用，軌道半徑漸漸變小，則下列說法中正確的是()A隕石正減速飛向A處B隕石繞地球運轉(zhuǎn)時角速度漸漸變小C隕石繞地球運轉(zhuǎn)時速度漸漸變大D進入大氣層隕石的機械能漸漸變大2火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知()A太陽位于木星運行軌道的中心B火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等C火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積3(2015·福

6、建卷)如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()A. B.C.()2 D.()24(2015·天津卷)未來的星際航行中，宇航員長期處于零重力狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，有人設(shè)想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”，如圖所示當(dāng)旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力為達到上述目的，下列說法正確的是()A旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應(yīng)越大B旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應(yīng)越小C宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越大D宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)

7、艙的角速度就應(yīng)越小5(2015·四川卷)登上火星是人類的夢想，“嫦娥之父”歐陽自遠透露：中國計劃于2020年登陸火星地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動，忽略行星自轉(zhuǎn)影響根據(jù)下表，火星和地球相比()行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小 B火星做圓周運動的加速度較小C火星表面的重力加速度較大 D火星的第一宇宙速度較大6我們的銀河系的恒星中大約四分之一是雙星.某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成,兩星在相互之間的萬有

8、引力作用下繞兩者連線上某一定點C做勻速圓周運動.由天文觀察測得其運動周期為T,S1到C點的距離為r1,S1和S2的距離為r,已知引力常量為G.由此可求出S2的質(zhì)量為 （ ） A.B.C.D. 7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）8天體運動中，將兩顆彼此相距較近的行星稱為雙星，它們在萬有引力作用下間距始終保持不變，并沿半徑不同的同心軌道作勻

9、速園周運動，設(shè)雙星間距為L，質(zhì)量分別為M1、M2，試計算（1）雙星的軌道半徑（2）雙星運動的周期。2014級物理限時練答案 0491解析：隕石進入大氣層前，只有萬有引力做正功，速度增大，A錯誤；進入大氣層后，空氣阻力做負(fù)功，機械能減小，D錯誤；由mm2r得：v，故隨r減小，v、均增大，B錯誤，C正確答案：C2解析：本題考查開普勒定律，意在考查考生對開普勒三定律的理解由于火星和木星在橢圓軌道上運行，太陽位于橢圓軌道的一個焦點上，A項錯誤；由于火星和木星在不同的軌道上運行，且是橢圓軌道，速度大小變化，火星和木星的運行速度大小不一定相等，B項錯誤；由開普勒第三定律可知，k，C項正確；由于火星和木星在

10、不同的軌道上，因此它們在近地點時的速度不等，在近地點時v火t與v木t不相等，D項錯誤答案：C3解析：根據(jù)萬有引力定律可得Gm，即v，所以有，所以A項正確，B、C、D項錯誤答案：A4解析：宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，受到的側(cè)壁對他的支持力等于他站在地球表面時的支持力，則mgmr2，因此角速度與質(zhì)量無關(guān)，C、D項錯誤；半徑越大，需要的角速度越小，A項錯誤，B項正確答案：B5解析：根據(jù)萬有引力定律可知m()2r，得公轉(zhuǎn)周期公式T，對同一中心天體，環(huán)繞天體的公轉(zhuǎn)半徑越大，公轉(zhuǎn)周期越大，A項錯誤；根據(jù)公轉(zhuǎn)向心加速度公式a，環(huán)繞天體的公轉(zhuǎn)半徑越大，公轉(zhuǎn)向心加速度越小，B項正確；對于天體表面的重力加速度，由g，得g地>g火，C項錯誤；由第一宇宙速度公式v1，得v1地>v1火，D項錯誤答案：B6答案 ：D解析 雙星的運動周期是一樣的,選S1為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律和萬