题目内容

在天体演变过程中,红色巨星发生“超新星爆炸”后,可以形成中子星(电子被迫同原子核中的质子相结合而形成中子),中子星具有极高的密度.

(1)若已知某中子星的密度为1017 kg/m3,该中子星的卫星绕它做圆轨道运动,试求该中子星的卫星运行的最小周期.

(2)中子星也在绕自转轴自转,若某中子星的自转角速度为6.28×30 rad/s,若想使该中子星不因自转而被瓦解,则其密度至少为多大?(假设中子星是通过中子间的万有引力结合成球状星体,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2)

答案:
解析:

  答案:1.3×1014 kg/m3

  解析:设中子星质量为M,半径为R,密度为ρ,自转角速度为ω.

  (1)假设有一颗质量为m的卫星绕中子星运行,运行半径为r,则有F引=F向

  即=mω2r=

  要使T最小,即要求r=R

  此时有

  所以M=.

  所以,ρ=,因此,T=1.2×10-3 s.

  (2)在中子星表面取一质量微小的部分m.故中子星剩余部分的质量仍认为M,要使中子星不被瓦解,即要求M与m间万有引力大于m绕自转轴自转的向心力,则

  ≥mω2R

  又因ρ=

  所以≈1.3×1014 kg/m3.


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