题目内容

德国科学家用口径为3.5m的天文望远镜,对猎户座中位于银河与系中心附近的星体进行了近6年的观察,发现了与银河系中心距离的星体,正以的速度围绕银河系中心旋转,据此提出银河系中心可能存在一个大黑洞.黑洞是一种密度极大的天体,其表面的引力是如此之强,以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用.当黑洞表面的物体速度达到光速c时才能恰好围绕其表面做匀速圆周运动.

(1)试写出计算黑洞半径的表达式(用r、v、c表示);

(2)由已知数据估算该黑洞的半径值.

答案:略
解析:

(1)(2)

(1)根据与银河系中心距离的星体,以的速度围绕银河系中心旋转,可得

(式中m为星体的质量,M为黑洞的质量).

设质量为m′的物体绕黑洞表面做匀速圆周运动,则有

.

联立上述两式,即可求出黑洞的半径.

(2)代入数据得黑洞的半径

.


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