題目列表(包括答案和解析)
(1)可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點處質量為m′的星體(視為質點)對它的引力,設A和B的質量分別為m1、m2,試求m′(用m1、m2表示)；
(2)求暗星B的質量m2與可見星A的速率v、運行周期T和質量m1之間的關系式;
(3)恒星演化到末期,如果其質量大于太陽質量ms的2倍,它將有可能成為黑洞.若可見星A的速率v=2.7×
(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,ms=2.0×
圖1-5-11
（1）可見星 A 所受暗星 B 的引力 Fa 可等效為位于 O 點處質量為 m＇的星體（視為質點）對它的引力，設A和B的質量分別為m1、m2，試求m′（用 m1、m2 表示）;
（2）求暗星 B 的質量 m2 與可見星 A 的速率 v、運行周期 T 和質量 m1 之間的關系式；
（3）恒星演化到末期，如果其質量大于太陽質量 ms 的2倍，它將有可能成為黑洞.若可見星 A 的速率 v=2.7×105 m/s，運行周期 T=4.7π×104 s，質量 m1=6ms，試通過估算來判斷暗星 B 有可能是黑洞嗎？
（G=6.67×10-11 N·m2/kg2，ms=2.0×1030 kg）
（15分）神奇的黑洞是近代引力理論所預言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統的運動規律。天文學家觀測河外星系麥哲倫云時，發現了LMCX-3雙星系統，它由可見星A和不可見的暗星B構成，兩星視為質點，不考慮其它天體的影響，A、B圍繞兩者連線上的O點做勻速圓周運動，它們之間的距離保持不變，如圖所示。引力常量為G，由觀測能夠得到可見星A的速率v和運行周期。
（1）可見得A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點處質量為m/的星體（視為質點）對它的引力，設A和B的質量分別為m1、m2。試求m/的（用m1、m2表示）；
（2）求暗星B的質量m2與可見星A的速率v、運行周期T和質量m1之間的關系式；
（3）恒星演化到末期，如果其質量大于太陽質量ms的兩倍，它將有可能成為黑洞。若可見星A的速率v＝2.7m/s，運行周期T＝4.7π×104s，質量m1＝6ms，試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎？（G＝6.67×10
N?m/kg2，ms＝2.0×1030kg）
（14分）神奇的黑洞是近代引力理論所預言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測雙星系統的運動規律。天文學家觀測河外星系麥哲倫云時，發現了LMCX-3雙星系統，它由可見星A和不可見的暗星B構成，兩星視為質點，不考慮其它天體的影響，A、B圍繞兩者的連線上的O點做勻速圓周運動，它們之間的距離保持不變，如圖所示，引力常量為G，由觀測能夠得到可見星A的速率v和運行周期T。
（1）可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點處質量為m＇的星體（視為質點）對它的引力，設A和B的質量分別為m1、m2。試求m＇（用m1、m2表示）
（2）求暗星B的質量m2與可見星A的速率v、運行周期T和質量m1之間的關系式。
圖5-4-3
(1)可見星A所受暗星B的引力Fa可等效為位于O點處質量為m′的星體(視為質點)對它的引力，設A和B的質量分別為m1、m2，試求m′(用m1、m2表示);
(2)求暗星B的質量m2與可見星A的速率v、運行周期T和質量m1之間的關系式；
(3)恒星演化到末期，如果其質量大于太陽質量ms的2倍，它將有可能成為黑洞.若可見星A的速率v=2.7×105 m/s，運行周期T=4.7π×104 s，質量m1=6ms，試通過估算來判斷暗星B有可能是黑洞嗎？
(G=6.67×10-11N·m2/kg2，ms=2.0×1030kg)
一、選擇題（48分）
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
A
AC
BC
D
ACD
BD
AD
AC
C
D
B
BD
二、非選擇題
13．（4分）（1）1.997；1.094;
（2）（8分）30.7
14．(6分) (1)4.0 Ω (2) 3.0V 2.0Ω （每空2分）
15．（10分）(1)0.495~
(3)
（2分）偏大（2分）
16．（16分）（1）設帶電體在水平軌道上運動的加速度大小為a，根據牛頓第二定律有
qE=ma 解得：
a=qE/m=
設帶電體運動到B端的速度大小為vB，則：
vB2=2as 解得：
vB=
=
（2）設帶電體運動到圓軌道B端時受軌道的支持力為N，根據牛頓第二定律有
N-mg=mvB2/R 解得： N=mg+ mvB2/R=5.0N……（3分）
根據牛頓第三定律可知，帶電體對圓弧軌道B端的壓力大小：N′=N=5.0N （1分）
（3）因電場力做功與路徑無關，所以帶電體沿圓弧形軌道運動過程中，電場力所做的功：
W電=qER=0.32J （3分）
設帶電體沿圓弧形軌道運動過程中摩擦力所做的功為W摩，對此過程根據動能定理有
W電+W摩-mgR=0-
mvB2
（3分）
解得： W摩=-0.72J （2分）
17．（20分）⑴ 從A點射出的粒子，由A到A′的運動時間為T，根據運動軌跡和對稱性可得：
x軸方向 
(3分)
y軸方向
(3分)
解得：
（2分）
⑵ 設到C點距離為△y處射出的粒子通過電場后也沿x軸正方向，粒子第一次達x軸用時△t，水平位移為△x，則
（4分）
粒子從電場射出時的速度方向也將沿x軸正方向，則
（3分）
解之得：
（3分）
即AC間y坐標為
（n = 1，2，3，……） （2分）
18．（20分）（1）設物體B自由下落與物體A相碰時的速度為v0，則
解得：v0=
設A與B碰撞結束后的瞬間速度為v1，根據動量守恒定律
解得：v1=
（2）設物體A靜止在彈簧上端時彈簧的壓縮量為x1， 
1分
設彈簧勁度系數為k，根據胡克定律有
解得：k=100N/m 3分
兩物體向上運動過程中，彈簧彈力等于兩物體總重力時具有最大速度 1分
設此時彈簧的壓縮量為x2，則
解得：x2=
設此時彈簧的長度為l，則
解得：l=
（3）兩物體向上運動過程中在彈簧達到原長時分離， 從碰后到分離的過程，物體和彈簧組成的系統機械能守恒，因此有
3分
解得：
2分
19．（20分）（1）設A、B的軌道半徑分別為r1、r2，它們做圓周運動的周期T、角速度ω都相同，根據牛頓運動定律有 
2分
即
1分
A、B之間的距離
1分
根據萬有引力定律
2分
得
2分
(2)對可見星A有
2分
其中
1分
得：
2分
(3)設m2=nm（n>0），并根據已知條件m1=6ms，及相關數據代入上式得
2分
由數學知識知
在n>0是增函數
1分
當n=2時，
1分
所以一定存在n>2，即m2>2ms，可以判斷暗星B可能是黑洞 2分
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