Question

15．宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通�？珊雎云渌�星體對(duì)它們的引力作用．設(shè)四星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上．已知引力常量為G．關(guān)于四星系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 四顆星圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
• B． 四顆星的線速度均為$\sqrt{\frac{Gm}{a}（2+\frac{\sqrt{2}}{4}）}$
• C． 四顆星表面的重力加速度均為$\frac{Gm}{{R}^{2}}$
• D． 四顆星的周期均為2πa$\sqrt{\frac{2a}{（4+\sqrt{2}）Gm}}$

Answer 1

分析 在四顆星組成的四星系統(tǒng)中，其中任意一顆星受到其它三顆星對(duì)它的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)合力提供向心力，求出星體勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度和周期．
根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力，求出星體表面的重力加速度．

解答 解：A、星體在其他三個(gè)星體的萬(wàn)有引力作用下，合力方向指向?qū)�角線的交點(diǎn)，圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故A正確．
B、星體在其他三個(gè)星體的萬(wàn)有引力作用下圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力定律和向心力公式得：$G\frac{{m}_{\;}^{2}}{（\sqrt{2}a）_{\;}^{2}}+\sqrt{2}\frac{G{m}_{\;}^{2}}{{a}_{\;}^{2}}=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{\frac{\sqrt{2}a}{2}}$
解得$v=\sqrt{\frac{Gm}{a}（1+\frac{\sqrt{2}}{4}）}$，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力，$\frac{Gmm′}{{R}_{\;}^{2}}=m′g$，得$g=\frac{Gm}{{R}_{\;}^{2}}$，故C正確；
D、星體在其他三個(gè)星體的萬(wàn)有引力作用下圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力定律和向心力公式得：$T=\frac{2π×\frac{\sqrt{2}a}{2}}{v}=\frac{\sqrt{2}πa}{\sqrt{\frac{Gm}{a}（1+\frac{\sqrt{2}}{4}）}}$=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{2{a}_{\;}^{3}}{（4+\sqrt{2}）Gm}}$=$2πa\sqrt{\frac{2a}{（4+\sqrt{2}）Gm}}$，故D正確；
故選：ACD

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握萬(wàn)有引力等于重力，以及知道在四顆星組成的四星系統(tǒng)中，其中任意一顆星受到其它三顆星對(duì)它的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．