题目内容

如图所示为宇宙中一恒星系的示意图,A为该星系的一颗行星,它绕中央恒星O运行轨道近似为圆,天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R0,周期为T0

(1)中央恒星O的质量是多大?

(2)长期观测发现,A行星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离,且周期性的每隔t0时间发生一次最大的偏离,天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B(假设其运行轨道与A在同一平面内,且与A的绕行方向相同),它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离.根据上述现象和假设,你能对未知行星B的运动得到哪些定量的预测?

答案:
解析:

  解:(1)设中央恒星质量为MA行星质量为m,则由万有引力定律和牛顿第二定律得 ①

  解得 ②

  (2)由题意可知,AB相距最近时,BA的影响最大,且每隔t0时间相距最近.

  设B行星周期为TB,则有: ③

  解得: ④

  设B行星的质量为mB,运动的轨道半径为RB,则有

   ⑤

  由①④⑤得: ⑥


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