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黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成。两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示。引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。

(1)可见星A所受暗星B的引力可等效为位于O点处质量为的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为,试求(用表示);
(2)求暗星B的质量与可见星A的速率v、运行周期T和质量之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量的2倍,它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v=2.7×105m/s,运行周期T=4.7π×104s,质量m1=6,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6.67×10-11N·m2/kg2,ms=2.0×1030kg)

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
知识点: 万有引力定律及其应用
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(14分)质量为m=1.0 kg的小滑块(可视为质点)放在质量为M=3.0 kg的长木板的右端,木板上表面光滑,木板与地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,木板长L=1.0 m.开始时两者都处于静止状态,现对木板施加水平向右的恒力F=12 N,如下图所示,经一段时间后撤去F.为使小滑块不掉下木板,试求:用水平恒力F作用的最长时间.(g取10 m/s2)

(10分)质量为m=10kg的物体A在水平推力F=100N力的作用下,从静止开始做匀加速直线运动,已知A与地面的动摩擦因素为=0.2,g=10米/秒。。求:

(1)物体A的加速度
(2)若外力只作用1s钟,求A从静止开始到最后静止的位移共为多大。

(10分)一辆长途客车正在以v=20m/s的速度匀速行驶,突然,司机看见车的正前方x=45m处有一只静止的小狗(如图所示),司机立即采取制动措施.从司机看见小狗到长途客车开始做匀减速直线运动的时间间隔△t=0.5s.若从司机看见小狗开始计时(t=0),该长途客车的速度—时间图象如图所示.


求:(1)长途客车在△t时间内前进的距离;
(2)长途客车从司机发现小狗至停止运动的这段时间内前进的距离;
(3)根据你的计算结果,判断小狗是否安全.如果安全,请说明你判断的依据;如果不安全,有哪些方式可以使小狗安全,请举出一个例子。

在纳米技术中需要移动或修补原子,必须使在不停地做热运动(速率约几百米每秒)的原子几乎静止下来且能在一个小的空间区域内停留一段时间,为此已发明了“激光致冷”的技术。若把原子和入射光子分别类比为一辆小车和一个小球,则“激光致冷”与下述的力学模型很相似。

一辆质量为m的小车(一侧固定一轻弹簧),如图所示以速度V0水平向右运动,一个动量大小为p,质量可以忽略的小球水平向左射入小车并压缩弹簧至最短,接着被锁定一段时间△T,再解除锁定使小球以大小相同的动量P水平向右弹出,紧接着不断重复上述过程,最终小车将停下来。设地面和车厢均为光滑,除锁定时间△T外,不计小球在小车上运动和弹簧压缩、伸长的时间。求:
(1)小球第一次入射后再弹出时,小车的速度的大小和这一过程中小车动能的减少量。
(2)从小球第一次入射开始到小车停止运动所经历的时间。

如图所示,足够长的光滑平台固定在水平地面上,平台中间放有小物体AB,两者彼此接触.A的上表面是半径为R的半圆形轨道,轨道顶端距台面的高度为h处,有一个小物体CABC的质量均为m,在系统静止时释放C,已知在运动过程中AC始终接触,试求:
(1)物体AB刚分离时,B的速度.
(2)物体AB分离后,C所能达到的距台面的最大高度.

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