用天文望遠鏡長期觀測，人們在宇宙中發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對它們的研究，使我們對宇宙中物質(zhì)存在的形式和分布有了較深刻的認識，雙星系統(tǒng)是由兩個星體構(gòu)成，其中每個星體的線度都小于兩星體間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其它星體很遠，可以當做孤立系統(tǒng)處理，現(xiàn)根據(jù)對某一雙星系統(tǒng)的光度學測量確定，該雙星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量都是M，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線的中點做圓周運動。
（1）計算該雙星系統(tǒng)的運動周期T計算。
（2）若實驗上觀測到的運動周期為T觀測，且T觀測：T計算=1： (N>1)，為了解釋T觀測與T計算的不同，目前有一種流行的理論認為，在宇宙中可能存在一種望遠鏡觀測不到的暗物質(zhì)，作為一種簡化模型，我們假定在這兩個星體邊線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著暗物質(zhì)，而不考慮其它暗物質(zhì)的影響，試根據(jù)這一模型和上述觀測結(jié)果確定該星系間這種暗物質(zhì)的密度。

（1）（2）

解析試題分析：（1）雙星繞它們的連線中點做圓周運動，由萬有引力提供向心力，根據(jù)萬有引力和牛頓第二定律得：

而
解得：。
（2）因為，這個差異是以雙星連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著的暗物質(zhì)引起的，設這種暗物質(zhì)質(zhì)量為M′，位于兩星連線中點處的質(zhì)點對雙星的影響相同，這時雙星做圓周運動的向心力由雙星的萬有引力和M′對雙星的萬有引力提供，所以有：

又:
解得暗物質(zhì)的質(zhì)量為：
而暗物質(zhì)的體積為：
所以暗物質(zhì)的密度為：
考點：本題考查萬有引力定律的應用，涉及雙星和暗物質(zhì)等天體知識。

練習冊系列答案
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（10分）A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h，已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度ω0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。

（1）求衛(wèi)星B的運動周期
（2）如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上）則至少經(jīng)過多長時間，它們再一次相距最近？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（8分）土星上空有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運動可視為圓周運動。其中有兩個巖石顆粒A和B與土星中心距離分別為rA＝8.0×104 km和r B＝1.2×105 km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）
⑴求巖石顆粒A和B的線速度之比；
⑵求巖石顆粒A和B的周期之比；
⑶土星探測器上有一物體，在地球上重為10 N，推算出他在距土星中心3.2×105 km處受到土星的引力為0.38 N。已知地球半徑為6.4×103 km，請估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(12分)中國自行研制，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“神舟號”飛船，目前已經(jīng)達到或優(yōu)于國際第三代載人飛船技術(shù)，其發(fā)射過程簡化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，由長征運載火箭送入近地點為A、遠地點為B的橢圓軌道上，A點距地面的高度為h1，飛船飛行五周后進行變軌，進入預定圓軌道，如圖所示，設飛船在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，若已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，求：

⑴地球的平均密度是多少；
⑵飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點A時的加速度大��；
⑶橢圓軌道遠地點B距地面的高度。

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（10分）已知月球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的，月球半徑是地球半徑的，在月球表面16m處讓質(zhì)量m=50kg的物體自由下落，（已知地球表面的重力加速度g=10m/s2）。求：
（1）月球表面的重力加速度是多大？
（2）物體下落到月球表面所用的時間t是多少？
（3）月球的第一宇宙速度是地球的第一宇宙速度的多少倍？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）“神州六號”飛船的成功飛行為我國在2010年實現(xiàn)探月計劃——“嫦娥工程”獲得了寶貴的經(jīng)驗．假設月球半徑為R，月球表面的重力加速度為，忽略月球自轉(zhuǎn)．如題16圖飛船在軌道半徑為4R的圓形軌道Ⅰ上繞月球運動，到達軌道的A點點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道的近月點B再次點火進入月球近月軌道Ⅲ繞月球作圓周運動．求：

(1)飛船在軌道Ⅰ上的運行速率；
(2)飛船在軌道Ⅲ繞月球運行一周所需的時間．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

已知：地球的質(zhì)量為M，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為R，萬有引力常量為G， 求：同步衛(wèi)星的線速度v的表達式。

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

（11分）繼神秘的火星之后，土星也成了全世界關(guān)注的焦點.經(jīng)過近7年35.2億公里在太空中風塵仆仆的穿行后，美航空航天局和歐航空航天局合作研究的“卡西尼”號土星探測器抵達預定軌道，開始“拜訪”土星及其衛(wèi)星家族.這是人類首次針對土星及其31顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測.若“卡西尼”號探測器進入繞土星飛行的軌道，在半徑為R的土星上空離土星表面高h的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n周飛行時間為t.試計算土星的質(zhì)量和平均密度。（萬有引力常量為G）

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，小球A系在細線的一端，線的另一端固定在O點，O點到水平面的距離為h.物塊B質(zhì)量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O點正下方，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)拉動小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運動到最低點時與物塊發(fā)生正碰(碰撞時間極短)，反彈后上升至最高點時到水平面的距離為小球與物塊均視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度為g，求物塊在水平面上滑行的時間t.

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