在天体演变的过程中,红色巨星发生“超新星爆炸”后,可以形成中子星(电子被迫同原子核中的质子相结合而形成中子),中子星具有

在天体演变的过程中,红色巨星发生“超新星爆炸”后,可以形成中子星(电子被迫同原子核中的质子相结合而形成中子),中子星具有极高的密度.
(1)若已知中子星的密度是1017kg/m3,该中子星的卫星绕它做圆轨道运动,求该中子星的卫星运行的最小周期.
(2)中子星也在绕自转轴在自转,若中子星的自转的角速度为6.28×30r/s,为了使中子星不因自转而被瓦解,密度至少应为多少?(假设中子星是通过中子间的万有引力结合成球形星体,引力常量为6.67×10-11N•m2/kg2
stwei999 1年前 已收到1个回答 举报

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解题思路:根据万有引力提供向心力列出等式表示出需要求解的物理量进行求解.
中子星并没有因为自转而解体,临界情况是中子星对表面的物体支持力为零,靠万有引力提供向心力,结合万有引力提供向心力求出中子星的质量,从而根据密度公式求出中子星的密度最小值.

(1)中子星给卫星的万有引力充当卫星运动的向心力,即:G
Mm
R2=m
4π2
T2R
而ρ=[M

4/3πR3]
联解得:T=


ρG=

3×3.14
1017×6.67×10−11=1.2×10-3 s.
(2)中子星因为自转没有解体,临界情况是赤道处物体的支持力为零,物体靠万有引力提供向心力,根据G
Mm
R2=mω2R
得:M=
R3ω2
G.
则中子星的最小密度:ρ=
M
V=

R3ω2
G

4
3πR3=
3ω2
4πG=
3×(6.28×30)2
4×3.14×6.67×10−11kg/m3=1.3×1014kg/m3
答:(1)该中子星的卫星运行的最小周期为1.2×10-3 s.
(2)为了使中子星不因自转而被瓦解,密度至少应为1.3×1014kg/m3

点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;向心力.

考点点评: 解决本题的关键搞清中子星因自转不解体的临界情况,结合万有引力提供向心力进行求解.

1年前

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