高中 | 计算天体的质量与密度 题目答案及解析

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必修2

第六章 万有引力与航天

6.4 万有引力理论的成就

计算天体的质量与密度

天文学家发现,在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行,其中行星$\rm GJ1002c$的轨道近似为圆,轨道半径约为日地距离的$0.07$倍,周期约为$0.06$年,则这颗红矮星的质量约为太阳质量的$(\qquad)$

["

$0.001$

","

$0.1$

","

$10$

","

$1000$

"]
[["B"]]

设日地距离为${{r}_{1}}$,则行星$\rm GJ1002c$的轨道${{r}_{2}}=0.07{{r}_{1}}$,地球绕太阳做匀速圆周运动,万有引力提供向心力$G\dfrac{{{M}_{太}}M}{r_{1}^{2}}=M{{r}_{1}}\dfrac{4{{\pi }^{2}}}{T_{1}^{2}}$,行星$\rm GJ1002c$绕红矮星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力$G\dfrac{{{M}_{红}}m}{r_{2}^{2}}=m{{r}_{2}}\dfrac{4{{\pi }^{2}}}{T_{2}^{2}}$,联立解得$\dfrac{{{M}_{红}}}{{{M}_{太}}}={{\left(\dfrac{{{r}_{2}}}{{{r}_{1}}}\right)}^{3}}\times {{\left(\dfrac{{{T}_{1}}}{{{T}_{2}}}\right)}^{2}}={{\left(\dfrac{0.07{{r}_{1}}}{{{r}_{1}}}\right)}^{3}}\times {{\left(\dfrac{1}{0.06}\right)}^{2}}\approx 0.1$,即这颗红矮星的质量约为太阳质量的$0.1$倍。综上分析,故$\rm ACD$错误,$\rm B$正确。

故选:$\rm B$

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