题目内容

7.剑桥大学研究生贝尔偶然发现一个奇怪的射电源,它每隔1.337s发出一个脉冲信号.贝尔和她的导师曾认为他们和外星文明接上了头.后来大家认识到事情没有这么浪漫,这类天体被定名为“脉冲星”.“脉冲星”的特点是脉冲周期短,且周期高度稳定.这意味着脉冲星一定进行着准确的周期运动,自转就是一种很准确的周期运动.
(1)已知蟹状星云的中心星PS0531是一颗脉冲星,其周期为0.331s.PS0531的脉冲现象来自于自转.设阻止该星离心瓦解的力是万有引力,估计PS0531的最小密度.(万有引力常量G=6.67×10-11 N•m2/kg2)
(2)求出脉冲星PS0531表面附近可能的最大环绕速度.(脉冲星球的半径R=600km)
(本题计算结果均保留一位有效数字)

分析 (1)脉冲星不瓦解的临界条件是:该星球表面的物质受星体的万有引力恰提供向心力,然后结合密度与体积的关系即可求出.
(2)根据公式v=$\frac{2πR}{T}$代入数据即可求出.

解答 解:(1)脉冲星的脉冲周期即为自转周期,脉冲星高速自转但不瓦解的临界条件是:该星球表面的质量为m的物块所受星体的万有引力恰等于向心力.有
$\frac{GMm}{{R}^{2}}=\frac{m{v}^{2}}{R}$
又ρ=$\frac{M}{V}$,V=$\frac{4}{3}$πR3
故脉冲星的最小密度为
ρ=$\frac{3π}{G{T}^{2}}$=$\frac{3×3.14}{6.67×1{0}^{-11}×0.3{31}^{2}}$kg/m3≈1×1012kg/m3.
(2)该脉冲星表面附近可能的最大环绕速度
v=$\frac{2πR}{T}$=$\frac{2×3.14×5.7×1{0}^{2}}{0.331}$km/s≈1×104km/s.
答:(1)PS0531的最小密度ρ=1×1012kg/m3
(2)脉冲星PS0531表面附近可能的最大环绕速度是1×104km/s.

点评 审题是解决此类题的关键,这个类型的题可能描述的很多,只要抓住关键点,建立模型,一切便迎刃而解.

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