已知某双星系统中两颗恒星绕它们线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为T,两星距离为r,试推算这个双星系统的总质量.

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  • 解题思路:双星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,由它们之间的万有引力提供各自的向心力,两颗恒星有相同的角速度和周期,结合牛顿第二定律和万有引力定律解决问题.

    设两颗恒星的质量分别为m1、m2,做圆周运动的半径分别为r1、r2,角速度分别为ω1,ω2.根据题意有

    ω12

    r1+r2=r②

    根据万有引力定律和牛顿定律,有 G

    m1m2

    r2=m1ω12r1

    G

    m1m2

    r2=m2ω22r2

    联立以上各式解得:r1=

    m2r

    m1+m2⑤

    根据角速度与周期的关系知:ω12=[2π/T]⑥

    联立③⑤⑥式解得:m1+m2=

    4π2

    T2Gr3

    答:这个双星系统的总质量为

    4π2

    T2Gr3

    点评:

    本题考点: 万有引力定律及其应用.

    考点点评: 本题是双星问题,与卫星绕地球运动模型不同,两颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动,关键抓住条件:相同的角速度和周期.

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