Question

如圖為宇宙中有一個(gè)恒星系的示意圖，A為該星系的一顆星，它繞中央恒星O運(yùn)動(dòng)軌道近似為圓，天文學(xué)家觀測(cè)得到A行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，周期為T(mén)   

(1)中央恒星O的質(zhì)量是多大?

(2)長(zhǎng)期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，A行星實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌道與圓軌道總存在一些偏離，且周期性地每隔t時(shí)間發(fā)生一次最大的偏離，天文學(xué)家認(rèn)為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A行星外側(cè)還存在著一顆未知的行星B(假設(shè)其運(yùn)行軌道與A在同一平面內(nèi)，且與A的繞行方向相同)，它對(duì)A行星的萬(wàn)有引力引起A軌道的偏離．根據(jù)上述現(xiàn)象及假設(shè)，預(yù)測(cè)未知行星B繞中央恒星O運(yùn)行軌道半徑有多大?

 

Answer 1

解：(1)設(shè)中央恒星質(zhì)量為M，A行星質(zhì)量為m，則有

    G=m()R   ①………2分      解得：M=    ②……1分

    (2)由題意可知：A、B相距最近時(shí),B對(duì)A的影響最大，且每隔t時(shí)間相距最近。設(shè)B

    行星周期為T(mén)，則有：

    -=1            ③………………………………1分

  解得：T_B=   　　④……………………………1分

    設(shè)B行星的質(zhì)量為m′。運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R_B，則有

    G=m′()R_B     　　　　　　�、荨�…………………………2分

      由①、④、⑤可得：R_B=R₀  ⑥……………………………1分