题目内容

1.如图所示为一恒星系统的示意图,A、B、C为该星系的3颗行星,在同一平面内环绕中央恒星O近似做圆周运动,其中A、B两行星的质量较大,离恒星较近,C质量较小,离恒星较远.天文学家观测得到A、B、C三行行星运动的轨道半径分别为r1:r2:r3=1:4:16,其中C行星的公转周期为T.并观测发现,中心恒星实际也有周期性振动,天文学家认为形成这种现象的原因可能是A、B的万有引力引起中心恒星的振动,则由此可推知恒星的振动周期可能为(  )
A.$\frac{T}{56}$B.$\frac{T}{80}$C.$\frac{T}{104}$D.4T

分析 先根据开普勒第三定律求解A、B行星的公转周期;根据题意,中心恒星实际也有周期性振动的原因可能是A、B的万有引力引起中心恒星的振动,即每次A、B相距最近时振动一次.

解答 解:A、B、C三行行星运动的轨道半径分别为r1:r2:r3=1:4:16,
根据开普勒第三定律,有:$\frac{r_1^3}{T_1^2}=\frac{r_2^3}{T_2^2}=\frac{r_3^3}{T_3^2}$
其中T3=T,故${T}_{1}=\frac{T}{64}$,${T}_{2}=\frac{T}{8}$;
每当A、B相距最近时,对恒星的引力的合力最大,A、B相距最远时对恒星的引力的合力最小,故恒星振动的周期等于A、B连续两次相距最近的时间,故:
2π=($\frac{2π}{{T}_{1}}-\frac{2π}{{T}_{2}}$)t
解得:
t=$\frac{{T}_{1}{T}_{2}}{{T}_{2}-{T}_{1}}=\frac{T}{56}$
故选:A

点评 本题关键是明确恒星振动的原理,是A、B对恒星的万有引力的变化周期导致的,然后结合开普勒定律和相对运动的知识进行分析,不难.

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