选择题6.0分
物理

5.美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在,证实了GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞并合事件。假设这两个黑洞绕它们连线上的某点做圆周运动,且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响,则关于这两个黑洞的运动,下列说法正确的是(   )

A

这两个黑洞运行的线速度大小始终相等

B

这两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小始终相等

C

36倍太阳质量的黑洞轨道半径比29倍太阳质量的黑洞轨道半径大

D

随两个黑洞的间距缓慢减小,这两个黑洞运行的周期也在减小

正确答案及相关解析

正确答案

D

解析

A、这两个黑洞共轴转动,角速度相等,根据v=ωr可以,由于不知道两个黑洞的转动半径关系,所以线速度大小不一定相等,故A错误;

B、根据a=ω2r可知,由于不知道两个黑洞的转动半径关系,所以向心加速度大小不一定相等,故B错误;

C、根据万有引力提供向心力可知,,解得:v=,由于不知道半径关系,所以不能确定线速度大小之比,故C错误;

D、根据可得,

根据可得,

所以

当M1+M2不变时,L增大,则T增大,即双星系统运行周期会随间距减小而减小,故D正确.

考查方向

万有引力定律及其应用.菁优网版权

解题思路

双星做匀速圆周运动具有相同的角速度,靠相互间的万有引力提供向心力,根据万有引力提供向心力公式以及线速度、向心加速度、角速度直接的关系判断即可.

易错点

关键知道双星靠相互间的万有引力提供向心力,应用万有引力定律与牛顿第二定律即可正确解题