2009年天津高考理综物理第12题解析-王尚

2011年11月09日，分类：资料；标签归档: 高中物理学习, 高考物理试题

王尚物理资料整理-2009年天津高考理综物理第12题解析

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本题的物理考点归纳：银河系中央的黑洞；人马座A*；天文单位；向心力公式；万有引力定律；

本题的解析与答案：内容见附件；

部分原题如下，仅供参考。具体答案和图像请从附件下载。

12.（20分）2008年12月，天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现，有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动，其轨道半长轴为9.50 10²天文单位（地球公转轨道的半径为一个天文单位），人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到S2星的运行周期为15.2年。

(1) 若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50 10²天文单位的圆轨道，试估算人马座A*的质量M_A是太阳质量M_s的多少倍(结果保留一位有效数字)；

(2) 黑洞的第二宇宙速度极大，处于黑洞表面的粒子即使以光速运动，其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚。由于引力的作用，黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为E_p=-G (设粒子在离黑洞无限远处的势能为零)，式中M、R分别表示黑洞的质量和半径。已知引力常量G=6.7 10^-11N·m²/kg²，光速c=3.0 10⁸m/s，太阳质量M_s=2.0 10³⁰kg，太阳半径R_s=7.0 10⁸m，不考虑相对论效应，利用上问结果，在经典力学范围内求人马座A*的半径R_A与太阳半径之比应小于多少（结果按四舍五入保留整数）。

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