资料:理论分析表明,逃逸速度是环绕速度的倍.即,由此可知,天体的质量M越大,半径R越小,逃逸速度也就越大,也就是说,其表面的物体就越不容易脱离它的束缚.有些恒星,在它

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 万有引力定律/2022-10-08 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

资料:理论分析表明,逃逸速度是环绕速度的倍.即,由此可知,天体的质量M越大,半径R越小,逃逸速度也就越大,也就是说,其表面的物体就越不容易脱离它的束缚.有些恒星,在它一生的最后阶段,强大的引力把其中的物质紧紧的压在一起,密度极大,每立方米的质量可达数吨.它们的质量非常大,半径又非常小,其逃逸速度非常大.于是,我们自然要想,会不会有这样的天体,它的质量更大,半径更小,逃逸速度更大,以m/s的速度传播的光都不能逃逸?如果宇宙中真的存在这样的天体,即使它确实在发光,光也不能进入太空,我们根本看不到它.这种天体称为黑洞(black hole)。1970年,科学家发现了第一个很可能是黑洞的目标.已知m/s,求:
(1)逃逸速度大于真空中光速的天体叫黑洞(black hole),设某黑洞的质量等于太阳的质量kg,求它的可能最大半径(这个半径叫做Schwarzchild半径).
(2)在目前天文观测范围内,物质的平均密度为,如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体,其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物体都不能脱离宇宙,问宇宙的半径至少多大?(球的体积计算方程

◎ 答案


◎ 解析

(1)当逃逸速度刚好等于光速时,黑洞的半径最大,设为R,根据题意得
,得
(2)设逃逸速度为光速c时,宇宙的半径为,由题意知,宇宙的质量为
由题意,得
解得

◎ 知识点

    专家分析,试题“资料:理论分析表明,逃逸速度是环绕速度的倍.即,由此可知,天体的质量M越大,半径R越小,逃逸速度也就越大,也就是说,其表面的物体就越不容易脱离它的束缚.有些恒星,在它…”主要考查了你对  【万有引力定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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