题目内容
【题目】如下图,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G。
(1)求两星球做圆周运动的周期:
(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期为。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为。已知地球和月球的质量分别为和。求与两者平方之比。(结果保留3位小数)
【答案】(1),(2)
【解析】试题分析:(1)A和B绕O做匀速圆周运动,它们之间的万有引力提供向心力,则A和B的向心力大小相等,且A和B和O始终共线,说明A和B有相同的角速度和周期,因此有: ,
联立解得: ,
对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得:
化简得:
(2)将地月看成双星,由(1)得
将月球看作绕地心做圆周运动,根据牛顿第二定律和万有引力定律得:
化简得:
所以两种周期的平方比值为:
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