一道物理题-欧洲杯买球app

一道物理题

m.anhuilife.com    2024-05-26
近似认为星体做圆周运动,则根据向心力等于万有引力:

gmm/r平方=mv平方/r

得gm=v平方r

黑洞的半径,应满足的条件是,当物体以光速在其表面做圆周运动时,刚好可以不被吸引进入黑洞。设其半径为ro。与上面的分析相同的公式可得:

gm=c平方ro (c为光速)

所以:v平方r=c平方ro

ro=v平方r/c平方=2000的平方 * 60亿 / 30万的平方= 2.7*10的5次方km

提示:
��1.黑洞里一种密度极大的天体,其表面的引力是如此之强,以致包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用.
2.计算中可以采用拉普拉斯黑洞模型,在这种模型中,在黑洞表面上的所有物质,即使初速度等于光速c也逃脱不了其引力的作用.
分析 该题是第十六届全国中学生物理竞赛题第七题.其中谈到“黑洞”,黑洞是爱因斯坦的引力场理论(广义相对论)中预言的一种特殊的天体,当星体中的物质因引力而塌缩到极小的球半径范围时,其周围的引力场可以强到任何物体都不能脱离它的束缚,甚至连光子都不能离开星体而去,这样外部世界将不可能看到此星体,故称之为黑洞.它是某些类型星体的最后演变期.一切都证明,黑洞确实存在.关于黑洞半径的经典近似估算方法有两种,现介绍如下.
解法一�当一颗质量为m的物体以速度v绕着质量为m的引力源做半径为r的圆周运动时,如果以无穷远作为零势能,则物体的动能ek和势能ep分别为
ek=(1/2)mv2,ep=-g(mm/r),
物体的总能量为
e=ek+ep=(1/2)mv2-g(mm/r).
若物体恰能逃离引力作用,表示物体运动到无限远的过程中,其动能全部恰好用于克服引力做功,故物体在无限远处的动能和势能都等于零,这意味着该物体处在引力源表面处时,其动能和势能之和也等于零,即
(1/2)mv2-g(mm/r)=0, ①
由此得出脱离速度
v=. ②

由此可以看出,天体质量越大,半径越小,其表面的物体越不容易脱离它的束缚.设想某天体的质量非常大,半径非常小,则其脱离速度超过光速c,
即v=>c.此时任何物体都不能脱离它的束缚,甚至连光都不能射出,

这种天体就是我们所说的黑洞,故成为黑洞的半径必须满足的条件为
r<(2gm)/c2. ③
现在再来根据观测数据确定存在于银河系中心的大黑洞的半径.设位于银河系中心引力源的质量为m,绕银河系中心旋转的星体的质量为m,该星体做圆周运动时,有下列关系
g(mm)/r2=(mv2)/r,
即 m=(rv2)/g. ��④
r为轨道半径.若将该引力源想象为黑洞,由③、④两式得轨道半径应该满足
r<(2gv2/c2g)r=2(v2/c2)r, ��⑤
观测数据为:v=2×106km/s=2×106m/s,r=60×108km=6×1012m,而c=3×108m/s,把这些数据代入⑤式,得
r<5.3×108m=5.3×105km.
这也就是说,该银河系中心存在黑洞的话,该黑洞的半径必须小于5.3×105km.
解法二 黑洞的这种估算方法较简单,这就是当相对于该星体的“第一宇宙速度”达到光速时,光子可以绕星体表面旋转,而不会远离星体而去,由此得(gmm/r)=m(c2/r), �⑥
联立④、⑥,有 r=(v2r/c2),
代入数据,得 r=2.63×105km.
前一种方法计算得到的黑洞半径为后一种方法的2倍,但作为一种估算,只要数量级相同就不必追究差异了.
黑洞是否确实存在,不仅对理论物理非常重要,对天体物理,宇宙学都非常重要.于1990年发射升空的哈勃太空望远镜几年来的观测结果支持黑洞理论.1997年2月更换过设备的哈勃望远镜将会为科学家提供有关黑洞更详细而可*的观测资料.

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答:匀速运动的位移为:x3=x-x1 -x2=52m-9m-18m=25m 匀速


答:这一道题选择c a选项,光的传播不需要介质,故光可以在洁净的房间里传播 b选项,在洁净的房间里,光遇到墙后也会发生漫反射 c选项正确,这是能看到光路的原因 d选项:光在同种均匀介质中沿直线传播,故光在洁净的房间里沿直线传播


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答:解:加速度a=f/m=6000/1000=6(m/s^2)速度由v=15m/s减速到0用时t 由v=at得:t=15/6=2.5s 即:刹车后2.5s车已经完全停止,其后静止。车的位移s=v^2/2a=15*15/(2*6)=18.75m 解析:本题的出题意图就是考察:物理公式在应用过程中要考虑实际情形。这种题初次见比较容易做错,但是...

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