天文观测上的脉冲星就是中子星,其密度比原子核还要大,中子星表面有极强的磁场,由于处于高速旋转状态,使得它发出的电磁波辐射都是“集束的”,像一个旋转的“探照灯”,我们在地球上只能周期性地接收到电磁波脉冲(如图所示),设我们每隔0.1s接收一次中子星发出的电磁波脉冲,万有引力常量G=6.67×10-11N•m2/kg2,球的体积V=4πr3/3 (1)为保证该中子星赤道上任意质点不会飞出,求该中子星的最小密度 (2)在(1)中条件下,若该中子星半径为 r=10km,求中子星上极点A的重力加速度g.
问题描述:
天文观测上的脉冲星就是中子星,其密度比原子核还要大,中子星表面有极强的磁场,由于处于高速旋转状态,使得它发出的电磁波辐射都是“集束的”,像一个旋转的“探照灯”,我们在地球上只能周期性地接收到电磁波脉冲(如图所示),设我们每隔0.1s接收一次中子星发出的电磁波脉冲,万有引力常量G=6.67×10-11N•m2/kg2,球的体积V=4πr3/3
(1)为保证该中子星赤道上任意质点不会飞出,求该中子星的最小密度
(2)在(1)中条件下,若该中子星半径为 r=10km,求中子星上极点A的重力加速度g.
答
(1)设该脉冲星的半径为r,质量为M,赤道上质点m所受的万有引力提供向心力,则有 GMmr2=m(2πT)2r该星球有密度为 ρ=M43πr3联立得 ρ=3πGT2而T=0.1s,代入解得ρ=1.4×1013kg/m3(2)在中子星上极...
答案解析:(1)为保证该中子星赤道上任意质点不会飞出,质点恰好由万有引力提供向心力,根据万有引力定律和牛顿第二定律列式求出中子星的质量,即可求得最小密度.
(2)根据物体的重力等于万有引力,求解中子星上极点A的重力加速度g.
考试点:万有引力定律及其应用;人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.
知识点:解决本题关键根据万有引力等于向心力,以及万有引力等于重力,列式进行求解.