题目内容

【题目】2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波(引力波的周期与其相互环绕的周期一致)。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈,将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星( )

A. 质量之和 B. 速率之比 C. 速率之和 D. 所辐射出的引力波频率

【答案】ACD

【解析】

设两颗星的质量分别为m1、m2,轨道半径分别为r1、r2,相距L=400km=4×105m,根据万有引力提供向心力可知:,整理可得:,解得质量之和(m1+m2)=,其中周期T=1/12s,故A错误;由于T=1/12s,则角速度为:ω=2π/T=24π rad/s,这是公转角速度,不是自转角速度;根据v=rω可知:v1=r1ω,v2=r2ω;解得:v1+v2=(r1+r2)ω=Lω=9.6π×106m/s,由于r1、r2的大小不能确定,则不能求解两星的速率之比,故C正确,B错误。两星在环绕过程中会辐射出引力波,该引力波的频率与两星做圆周运动的频率相同,则f=1/T=12Hz,选项D正确;故选ACD。

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