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2023-2024學(xué)年山東省濟(jì)寧一中高三(上)開學(xué)物理試卷
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試題詳情
漩渦星系是宇宙中一種常見的星系結(jié)構(gòu),它又分為螺旋星系(S系)和棒旋星系(SB系)。其中螺旋星系由明亮的中央核心和美麗的旋臂構(gòu)成。中央核心區(qū)域存在大量的恒星系團(tuán),旋臂中含有星際物質(zhì)和年青的恒星。建立簡化的螺旋星系結(jié)構(gòu)模型,中央核心區(qū)可以看作半徑為R的球體,總質(zhì)量為M,巨量的恒星均勻的分布在中央核心區(qū)內(nèi)。在核心區(qū)之外的旋臂上僅有極少的恒星和星際物質(zhì)。整個(gè)星系所有恒星都繞星系中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),恒星到星系中心的距離為r,引力常量為G。
(1)求處于旋臂區(qū)域(r>R)的恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期大小T與r的關(guān)系式;
(2)根據(jù)電荷均勻分布的球殼內(nèi)試探電荷所受庫侖力的合力為零,利用庫侖力與萬有引力的表達(dá)式的相似性和相關(guān)力學(xué)知識(shí),求分布在中央核心區(qū)(r≤R)的恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T0;
(3)科學(xué)家通過天文觀測(cè),得到位于此螺旋星系旋臂區(qū)域(r>R)的恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期大小T隨r的變化關(guān)系圖像如圖所示。根據(jù)在r>R范圍內(nèi)的恒星周期隨r的變化規(guī)律,科學(xué)家預(yù)言螺旋星系旋臂區(qū)域(r>R)存在一種特殊物質(zhì),稱之為暗物質(zhì)(真實(shí)存在但無法直接觀測(cè))。暗物質(zhì)與通常的物質(zhì)會(huì)發(fā)生萬有引力相互作用,并遵循萬有引力定律,求r=nR內(nèi)暗物質(zhì)的質(zhì)量M′。
【考點(diǎn)】
萬有引力與重力的關(guān)系(黃金代換)
;
牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/8/4 8:0:9
組卷:12
引用:1
難度:0.3
相似題
1.
2020年7月23日,我國“天問一號(hào)”火星探測(cè)器成功發(fā)射,2021年2月10日,順利進(jìn)入大橢圓環(huán)火星軌道,計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸,最終實(shí)現(xiàn)“繞、著、巡”三大目標(biāo)。已知火星質(zhì)量約為地球的0.1倍,半徑約為地球的0.5倍,地球表面的重力加速度大小為g。質(zhì)量為m的著陸器在著陸火星前,會(huì)在火星表面附近經(jīng)歷一個(gè)時(shí)長為t、速度由v減速到零的過程,若該減速過程可視為一個(gè)豎直向下的勻減速直線運(yùn)動(dòng),忽略火星大氣阻力。則下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.“天問一號(hào)”探測(cè)器在繞火星運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度不變
B.著陸過程中,著陸器受到的制動(dòng)力大小為m(g+
v
t
)
C.火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度的比值約為0.6
D.著陸器在火星表面受到的萬有引力與它在地球表面受到的萬有引力的比值約為0.4
發(fā)布:2024/10/25 11:30:1
組卷:221
引用:3
難度:0.7
解析
2.
某氣體星球的半徑為R,距離星球中心2R處的P點(diǎn)的重力加速度為g。若該星球的體積在均勻膨脹,膨脹過程中星球質(zhì)量不變,且密度均勻。當(dāng)星球半徑膨脹為3R時(shí),P點(diǎn)的重力加速度為g′。已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)球殼內(nèi)物體的引力為零。則g′與g的比值為( ?。?/h2>
A.
1
3
B.1
C.
9
4
D.
8
27
發(fā)布:2024/10/24 0:0:2
組卷:106
引用:1
難度:0.5
解析
3.
設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為T,質(zhì)量為M,引力常量為G。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體,半徑為R。同一物體在南極和赤道水平面上靜止時(shí)所受到的支持力之比為( ?。?/h2>
A.
GM
T
2
GM
T
2
-
4
π
2
R
3
B.
G
T
2
G
T
2
+
4
π
2
R
3
C.
G
T
2
-
4
π
2
R
3
G
T
2
D.
G
T
2
+
4
π
2
R
3
G
T
2
發(fā)布:2024/10/26 1:30:1
組卷:239
引用:2
難度:0.6
解析
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