Question

5．如圖所示，甲、乙、丙是位于同一直線上的離其它恒星較遠(yuǎn)的三顆恒星，甲、丙圍繞乙在半徑為R的圓軌道上運(yùn)行，若三顆星質(zhì)量均為M，萬(wàn)有引力常量為G，則（　�。�

• A． 甲星所受合力為$\frac{3G{M}^{2}}{4{R}^{2}}$
• B． 乙星所受合力為$\frac{G{M}^{2}}{{R}^{2}}$
• C． 甲星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為4π$\sqrt{\frac{{R}^{3}}{5GM}}$
• D． 丙星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為5$\sqrt{\frac{GM}{2R}}$

Answer 1

分析 根據(jù)萬(wàn)有引力定律分別求出甲星和乙星所受的合外力大小，甲丙靠萬(wàn)有引力的合力提供向心力，角速度相等，線速度的大小相等．根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力求出周期、線速度的大小．

解答 解：A、甲星所受的合力為：${F}_{甲}^{\;}=G\frac{{M}_{\;}^{2}}{{R}_{\;}^{2}}+G\frac{{M}_{\;}^{2}}{4{R}_{\;}^{2}}=\frac{5}{4}\frac{G{M}_{\;}^{2}}{{R}_{\;}^{2}}$．故A錯(cuò)誤．
B、乙星受到甲、丙兩星所受的引力大小相等，方向相反，所受的合力為零．故B錯(cuò)誤．
C、根據(jù)$\frac{5G{M}_{\;}^{2}}{4{R}_{\;}^{2}}=M\frac{4{π}_{\;}^{2}}{{T}_{\;}^{2}}R$得甲星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為：$T=4π\(zhòng)sqrt{\frac{{R}_{\;}^{3}}{5GM}}$．故C正確．
D、丙星所受的合力與甲星所受的合力大小相等，根據(jù)$\frac{5GM}{4{R}_{\;}^{2}}=M\frac{{v}_{\;}^{2}}{R}$得：v=$\sqrt{\frac{5GM}{4R}}$．故D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道星體做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源，甲丙兩星所受的合力相等，軌道半徑相等，角速度相等，線速度大小相等．