高中物理 模块要点回眸15 双星系统中的三个特点 新人
宇宙双星问题知识点总结
宇宙双星问题知识点总结1. 双星的形成宇宙中的恒星形成过程包括星云坍缩、星际物质聚集和物质不断凝聚形成核心等阶段。
在一定条件下，可能形成一对双星。
双星的形成机制主要分为两种：第一种是原始星际物质在形成恒星的过程中，可能发生分裂成两个独立的恒星形成双星系统；第二种是较为常见的情况，两颗恒星同时形成于相邻的星际物质区域，形成一对双星。
2. 双星的分类根据双星系统中两颗恒星的质量情况，我们可以将双星分为几种不同的类型。
一般来说，双星可以分为相对质量相近的双星和质量差别较大的双星。
在相对质量相近的双星中，两颗恒星质量相差不大，它们会围绕着一个共同的质心运动；而在质量差别较大的双星中，一颗比较小的恒星围绕着一颗大的恒星运动。
此外，根据双星系统中两颗恒星的距离和轨道形状的不同，还可以分为接近的双星和远离的双星等不同类型。
3. 双星的性质双星系统中的恒星之间通过引力相互作用，并且可以围绕着彼此运动。
在双星系统中，恒星之间的距离和质量比例对其运动轨道、光谱特征和物理性质等都会有很大的影响。
根据双星系统中的引力作用，在轨道上还可能存在行星、流星和尘埃等物质，这些物质也可能对双星的性质产生影响。
由于双星系统中恒星之间会发生引力相互作用，因此在宇宙中也可能会出现双星合并、双星爆炸等现象，这些都是双星性质的重要组成部分。
4. 双星的演化双星系统中的恒星会伴随着时间的推移而发生演化。
在双星系统中，一颗比较大的恒星可能会先发生内核演化，并最终成为红巨星或超巨星；而一颗比较小的恒星在吸收了足够多的物质后，可能会发生内核爆炸并成为新星。
在双星系统中，恒星之间还可能会相互质量传递和磁化等现象，这些都是双星系统演化的重要过程。
此外，在双星系统中，两颗恒星之间还可能发生引力相互作用、合并等现象，这些也会对双星系统的演化产生重要的影响。
5. 双星的重要性双星在宇宙物理学和天体物理学研究中具有重要的意义。
首先，通过双星系统的研究，可以更加深入地了解恒星和行星的形成、演化以及相互之间的相互作用。
《双星系统专题》课件
双星系统在天文学中的未来应用
天体演化研究
利用双星系统研究恒星演化过程和物理特性，深入理 解恒星的起源、演化和结局。
宇宙尺度结构研究
通过双星系统观测和研究宇宙尺度上的物质分布、星 系形成和演化等重要问题。
天体物理学实验验证
利用双星系统验证天体物理学的理论和模型，推动天 文学的发展和进步。
THANKS
银河系中心是一个高密度的恒星区域，其中存在大量的双星系统。这些 双星系统对于研究银河系中心的结构和演化具有重要的意义。
03
星系核
在一些星系的中心，存在超大质量的黑洞，周围环绕着大量的恒星。在
这些恒星中，有些会形成双星系统。这些双星系统对于研究星系核的演
化具有重要的意义。
03
双星系统的物理效应
双星系统的引力效应
双星系统专题
目 录
• 双星系统的定义与特性 • 双星系统的观测与发现 • 双星系统的物理效应 • 双星系统在天文学中的应用 • 双星系统的未来研究展望
01
双星系统的定义与特 性
双星系统的定义
总结词
双星系统是由两颗恒星绕共同质心旋转的系统。
详细描述
双星系统是由两颗恒星组成的系统，它们通过相互之间的引力作用相互绕转， 形成一个稳定的系统。双星系统可以是密近双星，也可以是分居双星。
恒星物理参数
双星系统中的恒星由于相互引力作用 ，其物理参数（如质量、半径、温度 等）会发生变化，通过对这些参数的 测量和研究，有助于深入了解恒星的 物理性质和演化规律。
双星系统在星系演化研究中的应用
星系结构
通过对双星系统的观测和研究，可以了解星系的结构和分布，探究星系的形成和演化过程。
星系动力学
双星系统中的恒星运动轨迹受到相互引力的影响，通过对这些运动轨迹的研究，可以深入了解星系的 动力学特征和演化机制。
2020年高考物理核心探秘双星问题考点考题考向突破(7页)
2020年高考物理核心探秘双星问题考点考题考向突破专题九、双星问题问题分析近年来，天文学家发现银河系中大部分恒星都存在于双星或多星系统中，它们有着固定的轨道，这对研究天体运动十分重要．双星是指两颗相隔一定距离、并绕着连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的天体，有关双星的试题是高考的一个热点，同时也是一个难点，在天体运动中，与双星问题相似的还有三星问题、四星问题等，它们的运动原理相似． 1．双星透视的特点(1)两星球绕着连线的中点做匀速圆周运动，周期相同，角速度相同，各自的运行半径之和等于两星球之间的姬离，即12r r L +=(2)两星球之间的万有引力分别提供了两星球做匀速圆周运动的向心力，即两星球运行的向心力相等，则21211224m m G m r L T π=，21222224m m G m r L Tπ=(3)如果知道了两星球的质量1m 、2m 和相互之间的距离L ，那么就可以求出两星球运行的轨道半径，即1122m r m r =，2112m r L m m =+，1212m r L m m =+ (4)在运动过程中，两星球与旋转中心三者始终共线，即两星球的角速度、周期相同；(5)在双星问题中，两星球运动的轨道半径与引力半径是不相同的，两星球的引力半径为L ，而轨道半径为1r 、2r ． 2．解题策略在高考中，有关双星的试题信息量比较大，一般比较难，这就需要考生能从题干中提取有用的信息，综合运用相关知识求解问题，构成双星系统的两星球之间的万有引力与各自做匀速圆周运动的向心力相等，运行周期相等，角速度也相等，这是处理双星问题的突破口．解题时，就是利用这三个关系列方程求解． 3．三星透视常见的三星透视有两种情况：一种是三颗星球在同一直线上，两边的星球绕中间的星球做匀速圆周运动；另一种情况是三颗星球在等边三角形的顶点上，绕三角形的中心运动，运行轨迹为等边三角形的外接圆. 透视1 考查双星透视中的速度问题在双星透视中，两星球运行的角速度相等，但是两星球的线速度不相等，通常是利用万有引力与向心力相等，即222Mm v G m mr r rω==来求速度问题.【题1】月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点O 做匀速圆周运动．据此观点，可知月球与地球绕O 点运动的线速度大小之比约为 ( ) A ．1:6 400 B ．1: 80 C ．80：1 D ．6 400：1【解析】月球和地球绕O 做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等，且月球、地球和点O 始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期，因此有22m r m r ωω=地地月月，所以80=1v r m v r m ==月月地地地月，C 正确，A 、B 、D 错误透视2 考查双星透视中的质量问题在双星透视中，如果知道了两星球的质量1m 、2m 和相互之间的距离L ，就可以求出两星球运行的轨道半径1r 、2r ；反过来，如果知道了两星球运行的轨道半径1r 、2r 和相互之间的距离L ，也可以求出两星球的质量.【题2】天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍，利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T ，两颗恒星之间的距离为r ，试推算这个双星系统的总质量．（引力常量为G ）【解析】设两星质量分别为1m 、2m ，做圆周运动的半径分别为1r 、2r ，角速度分别为1ω、2ω，根据题意可得12ωω=① 12r r r +=②根据万有引力定律和牛顿第二定律可得2121112m m G m r rω=③ 2122222m m Gm r rω= ④联立以上各式解得2112m r L m m =+⑤ 1212m r L m m =+ ⑥根据角速度与周期的关系知122Tπωω==⑦联立③④⑤⑥⑦式解得：231224r m m GT π+=透视3 考查双星透视中的周期问题在双星问题中，两星球运行的周期是相等的，可以利用万有引力与向心力之间的关系和引力半径与运行的轨道半径之间的关系2212112222244m m G m r m r L T Tππ==，12r r L += 【题3】如图所示，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间距离为L .已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在O 的两侧，引力常数为G ．(l)求两星球做圆周运动的周期(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B ，月球绕其轨道中心运行的周期记为1T ．但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为2T ．已知地球和月球的质量分别为245. 9810⨯kg 和227.3510⨯ kg ．求2T 与1T 两者平方之比．（结果保留三位小数） 【解析】(l)设r 为星球A 的运动半径，R 为星球B 的运动半径，星球A 和星球B 在万有引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，两星球之间的万有引力提供它们做匀速圆周运动的向心力，故星球A 和星球B 的向心力大小相等．根据题意可知，A 、B的中心和O 三点始终共线，这表明星球A 和星球B 具有相同的角速度和周期，则 22m r M R ωω=①r R L +=②联立①②式解得mR L m M =+ ③ Mr L m M=+ ④根据牛顿第二定律和万有引力定律，对星球A 有222Mm G m r T L π⎛⎫= ⎪⎝⎭⑤联立④⑤式解得2T = ⑥(2)将地球和月球看成上述星球A 和B ，设地心与月心之间的距离为'L ，地球和月球的质量分别为'M 、'm .由⑥式可得12T = ⑦将月球看成绕地心做圆周运动，万有引力提供月球的向心力，则2'22''2''M m G m L T L π⎛⎫= ⎪⎝⎭将上式变形得22T = ⑧联立⑦⑧式可得2T 与1T 两者平方之比为224222241'' 5. 98107.3510 1.012' 5. 9810T M m T M ⎛⎫+⨯+⨯=== ⎪⨯⎝⎭⑨点评 处理双星问题的关键是掌握两点：一是万有引力提供双星做匀速圆周运动的向心力；二是各自做匀速圆周运动的半径之和等于两者之间距离，即12r r L +=． 透视4 考查三星透视中的相关问题在三星问题中，涉及的是三个星球的运动关系，比较复杂，在分析问题时，首先是需要判断三个星球的位置关系，是在同一直线上，还是在等边三角形的三个顶点上；然后是需要判断星球的受力情况，求出的合力即为提供星球做圆周运动的向心力；最后是利用几何关系求出星球做圆周运动的轨道半径，利用相关的关系列方程求解，【题4】宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行．设每个星体的质量均为m .(l)试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期．(2)假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？〖解析〗(1)第一种形式下，三颗星位于同一直线上，如图所示，以星体A 为研究对象，星体A 受到星体B 、C 两个万有引力的作用，它们的合力提供星体A 做圆周运动的向心力，则212m F GR = 222(2)m F GR = 212v F F mR+=联立以上三式解得星体运动的线速度54Gm v R=.根据2R T vπ=可求得星体运动的周期为：45R T RGmπ=.(2)第二种形式下，三颗星体的位置如图所示，设星体之间的距离为r ，则三颗星体做圆周运动的半径为'2cos30r R =由于星体做圆周运动所需要的向心力是由另外两个星体的万有引力的合力提供，即图中的F 合，其为1F 与2F 的合力．根据平行四边形定则和万有引力定律可知2o 22cos30m F G r=合224'F m R Tπ=合联立以上各式解得13125r R ⎛⎫= ⎪⎝⎭。
高考物理复习微专题 双星和多星问题
微专题：双星和多星模型解题攻略(一)双星模型1．双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图8所示．图8(2)特点：①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即 Gm 1m 2L 2＝m 1ω 21r 1，Gm 1m 2L 2＝m 2ω 22r 2 ②两颗星的周期及角速度都相同，即 T 1＝T 2，ω1＝ω2③两颗星的半径与它们之间的距离关系为：r 1＋r 2＝L(3)两颗星到圆心的距离r 1、r 2与星体质量成反比，即m 1m 2＝r 2r 1，与星体运动的线速度成反比．[思维深化]1．若在双星模型中，图8中L 、m 1、m 2、G 为已知量，双星运动的周期如何表示？答案 T ＝2πL 3G (m 1＋m 2)2．若双星运动的周期为T ，双星之间的距离为L ，G 已知，双星的总质量如何表示？ 答案 m 1＋m 2＝4π2L 3T 2G[典例1] 如图所示，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间的距离为L 。
已知A 、B 的中心和O 点始终共线，A 和B 分别在O 点的两侧。
引力常量为G 。
图1(1)求两星球做圆周运动的周期。
(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B ，月球绕其轨道中心运行的周期记为T 1。
但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期为T 2。
已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和7.35×1022kg 。
求T 2与T 1两者的平方之比。
(结果保留3位小数)[解析] (1)A 和B 绕O 点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A 和B 的向心力相等，且A 、B 的中心和O 点始终共线，说明A 和B 组成双星系统且有相同的角速度和周期。
设A 、B 做圆周运动的半径分别为r 、R ，则有m ω2r ＝M ω2R ，r ＋R ＝L联立解得R ＝mM ＋m L ，r ＝MM ＋mL 对A ，根据牛顿第二定律和万有引力定律得GMm L 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2MM ＋mL解得T ＝2πL 3G M ＋m。
高中物理双星问题和卫星变轨考点归纳
P
v2
！
行器轨道发生突变，使其到达预定的目标。
如：发射同步卫星时，通常先将卫星发送到近地轨道Ⅰ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为
v1，第一
次在 P 点点火加速，在短时间内将速率由
v1 增加到 v 2，使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ；卫星运行到远地点
Q 时的速率为 v 3，此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由 地球做匀速圆周运动。
2
2
m 1ω r 1=m 2ω r 2
m 1r1 =m 2 r2 r 1:r 2=m 2:m 1 线速度之比与质量比相反： （由半径之比推导） V 1:V 2=m ωr 1
V 2=ωr 2
V 1:V 2=r1:r2=m 2:m 1
两颗质量可以相比的恒星相互绕着旋转的现象，叫双星。双星问题是万有引力定律在天文学上的应用的一个 重要内容，现就这类问题的处理作简要分析。
考点 2：卫星变轨
一、人造卫星基本原理 绕地球做匀速圆周运动的人造卫星所需向心力由万有引力提供。轨道半径
r 确定后，与之对应的卫星线
速度 v
GM r 、周期 T 2
r3
GM
GM 、向心加速度 a r 2 也都是确定的。如果卫星的质量也确定，那么与
轨道半径 r 对应的卫星的动能
Ek（由线速度大小决定） 、重力势能 Ep（由卫星高度决定）和总机械能
碰撞。这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件。
碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境。假定
有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是
A ．甲的运行周期一定比乙的长
B．甲距地面的高度一定比乙的高
C．甲的向心力一定比乙的小
高考双星系统知识点
高考双星系统知识点近年来，高考双星系统已成为备受关注的话题。
它的引入引发了广泛的讨论和热议。
这一制度的实施对于高考制度的改革与完善起到了积极的推动作用。
在这篇文章中，我们将探讨高考双星系统的意义、实施与前景。
高考双星系统是指一个学生在高考成绩中除了总分外，还附加一个星级评定。
这一星级评定是针对学生各科目的专业水平而给予的，以更全面客观地评价学生的知识掌握能力。
这个系统不仅能够准确评估学生的学科水平，同时也能够体现出学生的综合素质。
这对于高考来说，无疑是一次重要的改革。
首先，高考双星系统确保了高考成绩的客观性。
在过去，高考总分成绩成为了衡量学生能力的唯一标准，但这往往会忽略了学生在不同学科上的优势和特长。
有些学生在文科上表现优秀，但在理科上表现较差，而有些学生则恰恰相反。
高考双星系统通过给予学生不同学科上的专业评定，全面呈现学生的学科水平，打破了过于依赖总分的评价方式。
其次，高考双星系统能够激发学生的学科热情和潜力。
传统高考总分的评价方式容易导致学生只追求高分，而忽略了对学科的深入理解和专研。
高考双星系统的实施给予学生在各科目上的突出表现以认可，这不仅能够让学生更加专注于自己擅长的学科，同时也为他们提供了更多展示自己的机会。
这对于激发学生的学科热情和潜力具有积极作用。
另外，高考双星系统也促进了学科的均衡发展。
以往，高考总分的压力使得学生普遍偏向于选择文科或理科中的一方。
这种偏向会导致学生知识结构的失衡，难以形成较为全面的素质。
而高考双星系统通过星级评定的方式，使得学生在各科上都能够得到一定的认可，倾向平衡发展。
这样的改革不仅有利于学生的全面发展，也对学科的发展具有积极影响。
然而，高考双星系统也存在一些问题与挑战。
首先，星级评定涉及到评分标准的制定问题。
不同的学科有不同的评分标准，如何确保评分标准公正、客观，是一个需要解决的难题。
此外，学生的星级评定既需要考虑到学生在学科上的基本水平，又要考虑到学生的专业水平，这要求教育部门在评定时有一定的灵活度与公平性。
高考专题10 双星及多星问题-高考物理一轮复习专题详解 Word版含解析
高考重点难点热点快速突破1．双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图所示．(2)特点：①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即Gm 1m 2L 2＝m 1ω 21r 1，Gm 1m 2L2＝m 2ω 22r 2 ②两颗星的周期及角速度都相同，即T 1＝T 2，ω1＝ω2③两颗星的半径与它们之间的距离关系为：r 1＋r 2＝L (3)两颗星到圆心的距离r 1、r 2与星体质量成反比，即m 1m 2＝r 2r 1. 2．多星模型(1)定义：所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同．(2)三星模型：①三颗星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一半径为R 的圆形轨道上运行(如图3甲所示)．②三颗质量均为m 的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示)．(3)四星模型：①其中一种是四颗质量相等的恒星位于正方形的四个顶点上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动(如图丙所示)．②另一种是三颗恒星始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心O ，外围三颗星绕O 做匀速圆周运动(如图丁所示)．典例分析【例1】 (多选)(2017年昆明模拟)宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个系统，它们以相互间的万有引力彼此提供向心力，从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动，若已知它们的运转周期为T ，两星到某一共同圆心的距离分别为R 1和R 2，那么，系统中两颗恒星的质量关系是( )A ．这两颗恒星的质量必定相等B ．这两颗恒星的质量之和为4π2R 1＋R 23GT 2C ．这两颗恒星的质量之比为m 1∶m 2＝R 2∶R 1D ．其中必有一颗恒星的质量为4π2R 1＋R 23GT 2【答案】 BC【例2】：2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波的存在，引力波的发现将为人类探索宇宙提供新视角，这是一个划时代的发现．在如图所示的双星系统中，A、B两个恒星靠着相互之间的引力正在做匀速圆周运动，已知恒星A的质量为太阳质量的29倍，恒星B的质量为太阳质量的36倍，两星之间的距离L＝2×105 m，太阳质量M＝2×1030 kg，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，π2＝10.若两星在环绕过程中会辐射出引力波，该引力波的频率与两星做圆周运动的频率具有相同的数量级，则根据题目所给信息估算该引力波频率的数量级是( )A．102 Hz B．104 Hz C．106 Hz D．108 Hz【答案】 A【例3】：．经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识，双星系统由两个星体组成，其中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当成孤立系统来处理．现根据对某一双星系统的测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M，两者相距L，它们正围绕两者连线的中点做圆周运动．(1)计算出该双星系统的运动周期T；(2)若该实验中观测到的运动周期为T 观测，且T 观测∶T ＝1∶N (N >1)．为了理解T 观测与T 的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质．作为一种简化模型，我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布这种暗物质．若不考虑其他暗物质的影响，根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度．【答案】 (1)πL2L GM (2)3N －1M2πL3 【解析】 (1)双星均绕它们连线的中点做圆周运动，万有引力提供向心力，则G M 2L 2＝M ⎝⎛⎭⎪⎫2πT 2·L 2，解得T ＝πL2L GM.【例4】：由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式，三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O 在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图为A 、B 、C 三颗星体质量不相同时的一般情况)．若A 星体质量为2m 、B 、C 两星体的质量均为m ，三角形的边长为a ，求：(1)A 星体所受合力大小F A ； (2)B 星体所受合力大小F B ； (3)C 星体的轨道半径R C ； (4)三星体做圆周运动的周期T .【答案 】 (1)23G m 2a 2 (2)7G m 2a 2 (3)74a (4)πa 3Gm【解析】(1)由万有引力定律，A 星体所受B 、C 星体引力大小为F BA ＝G m A m B r 2＝G 2m 2a2＝F CA方向如图所示则合力大小为F A ＝F BA ·cos 30°＋F CA ·cos 30°＝23G m 2a2(3)由于m A ＝2m ，m B ＝m C ＝m通过分析可知，圆心O 在BC 的中垂线AD 的中点 则R C ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫34a 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12a 2＝74a (4)三星体运动周期相同，对C 星体，由F C ＝F B ＝7G m 2a 2＝m (2πT)2R C ，可得T ＝πa 3Gm. 专题练习1：宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m 的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R ，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O 做匀速圆周运动，万有引力常量为G ，则( )A ．每颗星做圆周运动的线速度为 Gm RB ．每颗星做圆周运动的角速度为 3GmR 3C ．每颗星做圆周运动的周期为2πR 33GmD ．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关 【答案】 ABC【解析】由图可知，每颗星做匀速圆周运动的半径r ＝R2cos 30°＝33R .由牛顿第二定律得Gm 2R 2·2cos 30°＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T2r ＝ma ，可解得v ＝GmR，ω＝ 3GmR 3，T ＝2πR 33Gm ，a ＝3GmR2，故A 、B 、C 均正确，D 错误． 2.宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m ，半径均为R ，四颗星稳定分布在边长为a 的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是( )A ． 四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B ． 四颗星的轨道半径均为C ． 四颗星表面的重力加速度均为D ． 四颗星的周期均为2πa【答案】B3.宇宙中存在一些离其他恒星较远，由质量相等的三个星体组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．已观测到稳定的三星系统存在的一种形式是三个星体位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图所示．设每个星体的质量均为m，相邻的两个星体之间的距离为L，引力常量为G，则( )A．该圆形轨道的半径为3 2 LB．每个星体的运行周期均为3πL3 2GmC．每个星体做圆周运动的线速度均为Gm LD．每个星体做圆周运动的加速度均与星体的质量无关【答案】：C4．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化，若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为( )A.n 3k 2B.n 3k T C.n 2kT D.n kT 【答案】：B【解析】：设m 1的轨道半径为r 1，m 2的轨道半径为r 2，由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也都相同，两星之间的万有引力提供两星做圆周运动的向心力，即Gm 1m 2r 1＋r 22＝m 1r 1⎝⎛⎭⎪⎫2πT 2，Gm 1m 2r 1＋r 22＝m 2r 2⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2，可得T ＝2πr 1＋r 23G m 1＋m 2，故当两恒星总质量变为原来的k倍，两星间距变为原来的n 倍时，圆周运动的周期变为n 3kT ，B 正确． 5．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的直径远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体．如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O 点做周期相同的匀速圆周运动．现测得两颗星之间的距离为L ，质量之比为m 1∶m 2＝3∶2.则可知( )A ．m 1、m 2做圆周运动的角速度之比为2∶3B ．m 1、m 2做圆周运动的线速度之比为3∶2C ．m 1做圆周运动的半径为r 1＝25LD ．m 2做圆周运动的半径为r 2＝25L【答案：】C6. (多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统．在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统．设某双星系统P、Q绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．若PO>OQ，则( )A．星球P的质量一定大于Q的质量B．星球P的线速度一定大于Q的线速度C．双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D．双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大【答案】BD7. (多选)宇宙中两个相距较近的星球可以看成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两球心连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( ) A．双星相互间的万有引力不变B．双星做圆周运动的角速度均增大C．双星做圆周运动的速度均减小D．双星做圆周运动的半径均增大【答案】CD【解析】双星间的距离在不断缓慢增加，由万有引力定律，F＝G，知万有引力减小，A错误；根据万有引力提供向心力得G＝m1r1ω2＝m2r2ω2，可知m1r1＝m2r2，知轨道半径比等于质量之反比，双星间的距离变大，则双星的轨道半径都变大，B 错误，D 正确；根据G＝m 1v 1ω＝m 2v 2ω，可得线速度减小，C 正确8. (多选)双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ，两星总质量为M ，两星之间的距离为r ，两星质量分别为m 1、m 2，做圆周运动的轨道半径分别为r 1、r 2，则下列关系式中正确的是( )A ． M ＝B ． r 1＝rC ． T ＝2πD ． ＝【答案】AC【解析】由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也都相同．由向心力公式可得：对m 1：＝m 1ω2r 1① 对m 2：＝m 2ω2r 2②；由①②式可得：m 1r 1＝m 2r 2 ，即＝，D 错误．r 1＋r 2＝r ，得：r 1＝r ＝r ，B 错误．将ω＝，r 1＝r 代入①式，可得：＝m 1·r，得：T ＝2π，M ＝，A 、C 正确．9．宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用．已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式：一种是四颗星稳定地分布在边长为a 的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其运动周期为T 1；另一种形式是有三颗星位于边长为a 的等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，其运动周期为T 2，而第四颗星刚好位于三角形的中心不动．试求两种形式下，星体运动的周期之比T 1T 2.【答案】T 1T 2＝6＋634＋2【解析】：对于第一种形式，一个星体在其它三个星体的万有引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其轨道半径为：r1＝22a.。
高一物理力学专题提升专题19双星和多星问题
专题19 双星和多星问题【专题概述】 1．双星模型(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图所示．(2)特点：①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即Gm 1m 2L 2＝m 1ω 21r 1，Gm 1m 2L2＝m 2ω 22r 2 ②两颗星的周期及角速度都相同，即T 1＝T 2，ω1＝ω2③两颗星的半径与它们之间的距离关系为：r 1＋r 2＝L (3)两颗星到圆心的距离r 1、r 2与星体质量成反比，即m 1m 2＝r 2r 1. 2．多星模型(1)定义：所研究星体的万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同．(2)三星模型：①三颗星位于同一直线上，两颗环绕星围绕中央星在同一半径为R 的圆形轨道上运行(如图甲所示)． ②三颗质量均为m 的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示)．(3)四星模型：①其中一种是四颗质量相等的恒星位于正方形的四个顶点上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动(如图丙所示)．②另一种是三颗恒星始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心O，外围三颗星绕O做匀速圆周运动(如图丁所示)．【典例精讲】1. 双星问题典例1：2016年2月11日，美国科学家宣布探测到引力波的存在，引力波的发现将为人类探索宇宙提供新视角，这是一个划时代的发现．在如图所示的双星系统中，A、B两个恒星靠着相互之间的引力正在做匀速圆周运动，已知恒星A的质量为太阳质量的29倍，恒星B的质量为太阳质量的36倍，两星之间的距离L＝2×105m，太阳质量M＝2×1030kg，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，π2＝10.若两星在环绕过程中会辐射出引力波，该引力波的频率与两星做圆周运动的频率具有相同的数量级，则根据题目所给信息估算该引力波频率的数量级是( )A．102 Hz B．104 Hz C．106 Hz D．108 Hz【答案】A由①得T ＝ 4π2L3×3665GM B ，则f ＝1T＝GM B4π2L 3×3665＝6.67×10－11×36×2×10304×10×2×1053×3665Hz≈1.6×102Hz. 典例2：经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙中物质的存在形式和分布情况有了较深刻的认识，双星系统由两个星体组成，其中每个星体的线度都远小于两星体之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当成孤立系统来处理．现根据对某一双星系统的测量确定，该双星系统中每个星体的质量都是M ，两者相距L ，它们正围绕两者连线的中点做圆周运动．(1)计算出该双星系统的运动周期T ；(2)若该实验中观测到的运动周期为T 观测，且T 观测∶T ＝1∶N (N >1)．为了理解T 观测与T 的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质．作为一种简化模型，我们假定在以这两个星体连线为直径的球体内均匀分布这种暗物质．若不考虑其他暗物质的影响，根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度．【答案】(1)πL2LGM(2)3N －1M2πL32. 三星问题：典例3：由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式，三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O 在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况)．若A星体质量为2m、B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，求：(1)A星体所受合力大小F A；(2)B星体所受合力大小F B；(3)C星体的轨道半径R C；(4)三星体做圆周运动的周期T.【答案】(1)23G m2a2(2)7Gm2a2(3)74a(4)πa3Gm(3)由于m A ＝2m ，m B ＝m C ＝m通过分析可知，圆心O 在BC 的中垂线AD 的中点 则R C ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫34a 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫12a 2＝74a (4)三星体运动周期相同，对C 星体，由F C ＝F B ＝7G m 2a 2＝m (2πT )2R C ，可得T ＝πa 3Gm. 典例4： 宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m 的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R ，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O 做匀速圆周运动，万有引力常量为G ，则( )A ．每颗星做圆周运动的线速度为 Gm RB ．每颗星做圆周运动的角速度为 3GmR 3C ．每颗星做圆周运动的周期为2πR 33GmD ．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关 【答案】ABC3. 四星问题：典例5：宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m ，半径均为R ，四颗星稳定分布在边长为a 的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是( )A ． 四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B ． 四颗星的轨道半径均为C．四颗星表面的重力加速度均为D．四颗星的周期均为2πa【答案】B【总结提升】我们在解双星问题时应该有这样的思路：1 要明确双星中两个子星做匀速圆周运动的向心力来源。
高中物理双星系统
高中物理双星系统在浩瀚的宇宙中，有一种天体系统，简直就是“天作之合”，那就是双星系统。
你是不是觉得挺浪漫的？像两颗不舍得分开的星星，永远在一起，环绕着对方不停地转圈圈。
其实双星系统的魅力，远不止于此，它不仅仅是个美丽的天文现象，还给咱们带来了不少惊奇的发现。
好比两颗星星像情侣一样相互吸引，却又始终保持着某种微妙的平衡，这让人不禁想要探究它们之间到底有什么“隐秘的关系”呢。
先来说说啥是双星系统吧。
顾名思义，就是由两颗星星组成的系统。
它们彼此间靠得很近，像是亲密无间的朋友，或者说是“如胶似漆”的情侣。
在这个系统中，两个天体的引力相互作用，它们绕着共同的中心点转动。
这个过程看起来简单，可其实不简单，得靠精确的天文计算来理解。
比如你想想，如果一颗星星比另一颗大，那么它的引力就会更强，可能就会把另一颗小星星拉得更近；而这两颗星星如果太近了，又可能因为彼此的引力作用而碰撞，或者因为质量差异太大，形成某种不稳定的关系。
所以说，双星系统的稳定性和复杂性，简直堪比一段“理智又疯狂”的爱情故事。
有意思的是，双星系统不仅仅是天文爱好者的乐趣。
它其实对科学界的贡献也可大了。
比如通过观测双星的运动轨迹，科学家能够更准确地推算出星体的质量、大小，甚至连它们的年龄都能推算出来！想象一下，咱们在地球上用肉眼看着这些遥远的星星，竟然能推算出它们的种种秘密，简直就像是破解了宇宙的密码。
对了，这个过程叫做“天体力学”，其实就是研究天体如何相互作用、如何运动的一门学问。
你知道吗？在这双星的舞蹈中，有一个叫做“光变”的现象，特别有趣。
光变就是指由于双星系统中两颗星星的运动，造成它们的亮度变化。
简单来说，就是星星们互相绕着走，它们的位置一变化，咱们地球上的观察者就能看到亮度有高有低，就像是星星“在闪烁”一样。
这种变化其实是非常有规律的，有时候甚至能预测到星星什么时候“亮”和“暗”。
你觉得它是不是像个星星版的“灯泡开关”？每当两颗星互相掩蔽时，光线就变弱，给人一种星星在玩捉迷藏的感觉。
专题--双星与多星系统(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
球间距）与星球做圆周运动的轨道半径的不同
三、双星系统的轨道半径
如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，求各自圆周 运动的半径r1、r2的大小及r1、r2的比值。
m1 r1 o
r2 m2
L
对m1: 对m2:
r 1 + r2 = L
得r1
m2 L m1 m2
，r2
m1L m1 m2
规律：m 越大，旋转半径越小，离中心越近。
双星系统的周期
如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L， 轨道半径分别为r1和r2，求它们的周期T。
宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它
们的万有引力可以忽略不计。
对1分析：G
m1m2 L2
m1w2r1
1
r2
2
O r1 1
对2分析：G
m1m2 L2
M 1 r1 M 2 r2
r1
M2 M1M 2
L
r2
M1 M1 M 2
L
--------④ --------⑤ --------⑥
【思维深化】
1．若在双星模型中，图中L、m1、m2、G为已知量，双星运动的周期如何表示？
由① ⑤两式得： T 2
L3
G(m1 m2 )
2．若双星运动的周期为T，双星之间的距离为L，G已知，双星的总质量如何表示？
①各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供，即两星球间的万有引力充
当向心力
G
m1m2 L2
m112r1
G
m1m2 L2
m222r2
②两颗星的周期及角速度都相同，即周期相等，角速度相同 T1＝T2，ω1＝ω2
高中物理双星系统结论
高中物理双星系统结论双星系统，这名字听着就像是一个浪漫的故事，对吧？这就是宇宙中的两个明星，相互缠绕着，仿佛在跳一场永不停歇的舞。
想象一下，夜空中闪烁的星星，有的独自孤单，有的成双成对，那种温暖的感觉就像老友见面，心里满满的都是幸福。
你知道吗？双星系统就像那对情侣，不离不弃，永远相伴着，它们的存在让整个宇宙都显得更加有趣，简直是天上掉下来的童话。
说到双星，大家都知道它们是互相吸引的。
想想一对恋人，紧紧相拥，仿佛全世界都只剩下他们。
一个星星绕着另一个星星转，完全是宇宙中的“旋转木马”。
这样的舞蹈可不是随便的，而是有一定的规律。
双星的距离和速度就像是“天生一对”，它们之间的引力让彼此在这个广袤的宇宙中找到归属。
哦，对了，万有引力，这个老生常谈的概念其实就是让双星如此亲密无间的原因。
就像我们生活中那些强有力的牵绳，拉扯着两个人不离不弃。
有趣的是，双星的光亮也时常让人惊叹。
有些双星一亮一暗，仿佛在开玩笑，搞得天文学家们常常要忙碌着进行观察和记录。
就好像情侣间的小打小闹，闹着闹着，忽然就把旁观者都逗乐了。
它们的变化其实是因为一个星星在另一个星星的背后隐藏着，像是在玩捉迷藏，神秘又有趣。
有人说，双星系统就像是一场光与影的交响乐，默契得让人感动。
哦，还有一种双星，叫做“联星”，就是两个星星紧紧贴在一起，几乎分不开的那种。
就像是两块拼图，完美地契合在一起，哪怕外面有风有雨，它们依然相互依偎，守护着彼此。
这样的话，双星就不仅仅是天上的点点光芒了，更是爱情和陪伴的象征。
看着它们，就像在提醒我们，生活中要珍惜身边的人，毕竟能够一起走过风风雨雨的伙伴，才是真正的宝藏。
双星的研究可不止这些简单的浪漫故事，它们对我们理解宇宙也有着重要的贡献。
科学家通过研究双星的运动和特性，能够推测出它们的质量和成分。
就像我们通过朋友的表现去了解他们的性格一样。
每一对双星都在为我们讲述自己的故事，而这些故事最终将成为我们认识宇宙的一部分。
是不是觉得特别神奇？双星系统的魅力可不仅限于此。
双星系统中的三个特点
第17点双星系统中的三个特点宇宙中两个靠得比较近的天体，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动而不至因为万有引力的作用吸引到一起，从而使它们间的距离不变，这样的系统称为双星系统，双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立的系统处理．双星系统具有的三个特点：(1)两颗子星的向心力大小相等由于圆心O处无物体存在，所以这两颗行星做圆周运动所需的向心力只能由它们之间的万有引力互相提供——m2给m1的引力F1使m1做圆周运动；m1给m2的引力F2使m2做圆周运动．根据牛顿第三定律可知F1＝F2，且方向相反，分别作用在m1、m2两颗星上．(2)两颗子星的圆心相同，且两轨道半径之和等于两星间距如图1所示，由于F1和F2提供向心力，所以它们都必须永远指向圆心O，又因两颗星的距离总是L，所以两颗星的连线必须始终通过圆心O，于是r1＋r2＝L.图1(3)两颗子星的运行周期相同两颗子星之间的距离总是恒定不变，且圆心总是在两星连线上，两星好像用一根无形的杆连着，所以这两颗星的运行周期必须相等，即T1＝T2.对点例题在天体运动中，将两颗彼此相距较近的星体称为双星．它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动．如果双星间距为L，质量分别为M1和M2，引力常量为G，试计算：(1)双星的轨道半径R1、R2；(2)双星的运行周期T；(3)双星的线速度v1、v2.解题指导因为双星受到同样大小的万有引力作用，且保持距离不变，绕同一圆心做匀速圆周运动，所以具有周期、转速和角速度均相同，而轨道半径和线速度不同的特点．(1)根据万有引力定律F＝M1ω2R1＝M2ω2R2及L＝R1＋R2可得：R1＝M2M1＋M2L，R2＝M 1M 1＋M 2L . (2)同理，G M 1M 2L 2＝M 1⎝⎛⎭⎫2πT 2R 1＝M 2⎝⎛⎭⎫2πT 2R 2 所以，周期T ＝4π2L 2R 1GM 2＝4π2L 2R 2GM 1＝2πL L G (M 1＋M 2). (3)根据线速度公式有，v 1＝2πR 1T ＝M 2 G L (M 1＋M 2)，v 2＝2πR 2T ＝M 1 G L (M 1＋M 2). 答案 (1)M 2M 1＋M 2L M 1M 1＋M 2L (2)2πLL G (M 1＋M 2) (3)M 2 G L (M 1＋M 2) M 1 G L (M 1＋M 2)宇宙中距离较近的两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则( )A ．双星相互间的万有引力增大B ．双星圆周运动的角速度增大C ．双星圆周运动的周期增大D ．双星圆周运动的半径减小答案 C。
双星系统高中物理
双星系统高中物理
双星系统高中物理
双星系统是由两个恒星组成的天体系统。
其中一颗恒星的质量比另一颗恒星的质量大得多，因此被称为主恒星，而另一颗恒星被称为伴恒星。
双星系统的运行受到两个恒星之间的引力而动态稳定的控制，当两个恒星的引力力不平衡时，它们将开始运动。
高中物理中，双星系统是理解物体运动的重要理论。
双星系统不仅仅是人们理解物体运动的一种简单模型，它还被广泛应用于实际情况，如太阳系中太阳和行星之间的运动、卫星中卫星和地球之间的运动等。
此外，双星系统还可以帮助人们探索太空环境中的科学问题，如星系结构、太阳系中物理过程等。
双星系统的运动学与动力学特性
双星系统的运动学与动力学特性双星系统是宇宙中一种常见的天体系统，由两颗恒星围绕共同的质心进行运动。
这种系统的运动学和动力学特性对于我们理解恒星演化、星际物质的形成和星系的演化等诸多天体物理现象具有重要意义。
本文将探讨双星系统的运动学和动力学特性，以及它们对宇宙中的各种现象的影响。
首先，让我们来了解双星系统的运动学特性。
在一个双星系统中，两颗恒星相互围绕着共同的质心进行旋转运动。
这种旋转运动可以分为两种类型：椭圆轨道和环形轨道。
在椭圆轨道中，两颗恒星的距离会随着时间的推移而发生变化，而在环形轨道中，两颗恒星的距离保持不变。
这些运动学特性的研究可以帮助我们了解双星系统的形成和演化过程。
另外，双星系统的动力学特性也是非常重要的。
动力学研究主要关注双星系统的力学性质，包括引力相互作用、角动量守恒以及轨道演化等。
在双星系统中，两颗恒星之间的引力相互作用是导致它们围绕质心旋转的原因。
根据牛顿第二定律，两颗恒星的质量越大，它们之间的引力也就越大。
这种引力相互作用将影响双星系统的轨道形状和运动速度。
此外，角动量守恒也是双星系统的一个重要特性。
根据角动量守恒定律，一个物体的角动量在没有外力作用下保持不变。
在双星系统中，两颗恒星围绕质心旋转时，它们的角动量也是守恒的。
这意味着当一颗恒星靠近质心时，它的转速会加快，而当另一颗恒星靠近质心时，它的转速会减慢。
这种角动量守恒的特性对于我们理解恒星演化和星系的形成有着重要的意义。
最后，双星系统的轨道演化也是一个重要的研究领域。
在双星系统中，由于引力相互作用和其他外部因素的影响，它们的轨道形状和大小会随着时间的推移而发生变化。
这种轨道演化可能导致双星系统的合并或者分离，从而影响它们的演化轨迹。
对于理解星系和星际物质的形成过程以及恒星演化的理论模型的建立，轨道演化的研究具有重要的意义。
总结起来，双星系统的运动学和动力学特性对于我们理解宇宙中各种天体物理现象具有重要意义。
通过研究双星系统的运动学特性，我们可以了解它们的形成和演化过程。
双星知识点总结
双星知识点总结双星是天文学中的一个重要概念，指的是两个天体彼此围绕着它们的共同质心旋转。
双星系统可以是恒星、行星、卫星等天体的组合，它们之间通过引力相互作用而保持在一起。
双星系统的研究对于理解宇宙中的物质组成和物理规律都具有重要意义。
在本文中，我们将对双星系统的一些重要知识点进行总结和介绍。
1. 双星的分类根据双星系统中两个天体的性质和运动状态的不同，可以将双星系统分为多种不同的分类。
最常见的分类方法是根据双星系统中两个天体的质量大小来划分的，可以分为主序星—主序星双星系统和主序星—巨星双星系统。
主序星—主序星双星系统指的是两个质量相近的恒星组成的双星系统，而主序星—巨星双星系统则是由一个质量较小的主序星和一个质量较大的巨星组成。
除此之外，双星还可以根据它们的距离、轨道形状和旋转速度等因素进行分类。
2. 双星的形成双星系统的形成主要有两种可能性，一种是通过原始星团中的恒星形成过程，另一种是通过后来的动力学交互过程形成的。
大部分双星系统都是在恒星形成的过程中诞生的，这些恒星在原始星云中形成时，由于原始星云中的气体和尘埃的相互作用，会导致一些局部的物质浓缩，最终形成了双星系统。
另一种形成方式则是由于多个恒星之间的动力学交互而形成的。
一些恒星在形成后，由于其质量和轨道的不稳定性，可能会产生相互作用，最终形成了双星系统。
3. 双星系统的演化双星系统在演化过程中可能会经历多种不同的阶段，并且双星系统的演化过程也与它们的质量、距离、轨道形状等因素有关。
在双星系统的演化过程中，它们可能会经历恒星形成、主序星阶段、巨星阶段、超巨星阶段等不同的阶段。
此外，在双星系统的演化过程中，如果其中一颗恒星发生了爆炸等现象，也可能会对另一颗恒星产生一定的影响。
4. 双星系统的观测通过不同的观测手段，科学家们可以对双星系统进行多方面的观测研究。
天文学家可以使用望远镜观测双星系统的星等、光谱、轨道形状等性质，通过这些观测资料可以了解双星系统中恒星的物理性质和运动状态。
双星系统的动力学与演化
双星系统的动力学与演化双星系统，指的是由两颗恒星以引力相互作用而形成的系统。
在宇宙中，双星系统非常常见，它们的动力学和演化过程具有重要的科学意义。
本文将从动力学、演化和观测等角度，深入探讨双星系统的相关特性。
一、双星系统的动力学特性双星系统由两颗恒星组成，它们之间的引力相互作用决定了系统的动力学特性。
具体而言，双星系统的动力学与以下因素密切相关：1. 轨道形状：双星系统的轨道可以是圆形、椭圆形或者其他形状。
轨道的形状直接影响着恒星之间的距离和速度，从而决定了系统的动力学特性。
2. 轨道周期：双星系统的轨道周期是指两颗恒星围绕共同质心一周所需的时间。
轨道周期越短，说明恒星之间的距离越近，相互引力作用越强，系统的动力学特性也就越复杂。
3. 轨道共振：双星系统中，如果两颗恒星的轨道周期存在整数比例关系，即轨道共振现象。
轨道共振会导致恒星之间的引力相互作用进一步增强，对系统的动力学产生重要影响。
二、双星系统的演化过程双星系统的演化过程是指在漫长的时间尺度下，双星系统的各种特性如何随时间变化。
双星系统的演化主要涉及以下几个方面：1. 形成过程：双星系统的形成可以通过凝聚云气、恒星碰撞等方式。
形成过程不仅决定了双星系统的属性，还与周围环境的物质分布有关。
2. 恒星演化：双星系统中的恒星也会经历主序阶段、红巨星阶段等演化过程。
恒星的演化会导致系统的质量分布、轨道变化等发生相应变化。
3. 潮汐相互作用：双星系统中，由于引力作用，恒星之间存在潮汐相互作用。
这种相互作用会导致恒星的自转、轨道周期的变化以及物质交换等现象。
三、双星系统的观测与研究观测与研究是了解双星系统的重要途径，现代天文学凭借先进的观测设备和方法，对双星系统进行了广泛的观测与研究。
1. 精确测量：利用光谱学和摄影测量等方法，可以对双星系统的质量、距离等进行精确测量。
这些测量数据为进一步研究提供了重要的物理参数。
2. 多波段观测：通过对双星系统进行多个波段的观测，包括可见光、红外线和射电波段等，可以全面了解系统的性质和特征。
高中物理 模块要点回眸15 双星系统中的三个特点 新人教版必修2
第15点双星系统中的三个特点宇宙中两个靠得比较近的天体，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动而不至因为万有引力的作用吸引到一起，从而使它们间的距离不变，这样的系统称为双星系统，双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立的系统处理.双星系统具有的三个特点：(1)两颗子星的向心力大小相等由于圆心O处无物体存在，所以这两颗行星做圆周运动所需的向心力只能由它们之间的万有引力互相提供——m2给m1的引力F1使m1做圆周运动；m1给m2的引力F2使m2做圆周运动.根据牛顿第三定律可知F1＝F2，且方向相反，分别作用在m1、m2两颗星上.(2)两颗子星的圆心相同，且两轨道半径之和等于两星间距如图1所示，由于F1和F2提供向心力，所以它们都必须永远指向圆心O，又因两颗星的距离总是L，所以两颗星的连线必须始终通过圆心O，于是r1＋r2＝L.图1(3)两颗子星的运行周期相同两颗子星之间的距离总是恒定不变，且圆心总是在两星连线上，两星好像用一根无形的杆连着，所以这两颗星的运行周期必须相等，即T1＝T2.对点例题在天体运动中，将两颗彼此相距较近的星体称为双星.它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动.如果双星间距为L，质量分别为M1和M2，引力常量为G，试计算：(1)双星的轨道半径R1、R2；(2)双星的运行周期T；(3)双星的线速度v1、v2的大小.解题指导因为双星受到同样大小的万有引力作用，且保持距离不变，绕同一圆心做匀速圆周运动，所以具有周期、转速和角速度均相同，而轨道半径和线速度不同的特点.(1)根据万有引力定律F ＝M 1ω2R 1＝M 2ω2R 2及L ＝R 1＋R 2可得R 1＝M 2M 1＋M 2L ，R 2＝M 1M 1＋M 2L . (2)同理，G M 1M 2L 2＝M 1⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R 1＝M 2⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R 2 所以，周期T ＝4π2L 2R 1GM 2＝4π2L 2R 2GM 1 ＝2πL LG (M 1＋M 2).(3)根据线速度公式有v 1＝2πR 1T ＝M 2G L (M 1＋M 2)， v 2＝2πR 2T ＝M 1GL (M 1＋M 2). 答案 (1)M 2M 1＋M 2L M 1M 1＋M 2L (2)2πLL G (M 1＋M 2) (3)M 2G L (M 1＋M 2) M 1G L (M 1＋M 2)1.(多选)宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至于因万有引力的作用吸引到一起.设两者的质量分别为m 1和m 2且m 1>m 2，则下列说法正确的是( )A.两天体做圆周运动的周期相等B.两天体做圆周运动的向心加速度大小相等C.m 1的轨道半径大于m 2的轨道半径D.m 2的轨道半径大于m 1的轨道半径答案 AD解析 双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，两者之间的万有引力提供向心力，所以两者周期相同，故选项A 正确；由F 万＝ma 向可知，两者的向心加速度不同，与质量成反比，故选项B 错误；由F 万＝m ω2r 可知半径与质量成反比，故选项C 错误，D 正确.2.天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T ，两颗恒星之间的距离为r ，试推算这个双星系统的总质量.(引力常量为G )答案 4π2r 3GT 2解析 设两颗恒星的质量分别为m 1、m 2，做圆周运动的半径分别为r 1、r 2，角速度分别为ω1、ω2.根据题意有ω1＝ω2 ① r 1＋r 2＝r ② 根据万有引力定律和牛顿第二定律，有G m 1m 2r 2＝m 1ω1 2r 1 ③G m 1m 2r 2＝m 2ω2 2r 2 ④联立以上各式解得r 1＝m 2rm 1＋m 2⑤ 根据角速度与周期的关系知ω1＝ω2＝2πT⑥ 联立③④⑤⑥式解得这个双星系统的总质量m 1＋m 2＝4π2r3GT 2.。
物理双星运动原理
物理双星运动原理一、引言当我们仰望夜空时，常常能够看到闪烁的星星。
其中有一些星星是双星，它们以一定的规律进行运动。
这种双星运动的原理是什么呢？本文将介绍物理双星运动的基本原理，并以人类视角进行叙述，带领读者一起探索这个神秘的世界。
二、双星的定义在天文学中，双星是指由两颗恒星组成的天体。
这两颗恒星围绕着共同的质心旋转，形成了双星系统。
双星系统可以分为两类，一类是物理双星，另一类是视双星。
视双星是由于观测者的位置而造成的假象，而物理双星则是真正存在的双星系统。
三、引力定律与双星运动物理双星的运动遵循牛顿的引力定律。
根据引力定律，两颗恒星之间的引力与它们的质量和距离的平方成反比。
当两颗恒星距离很远时，它们的引力可以忽略不计。
但当它们的距离较近时，引力就会成为决定它们运动轨迹的重要因素。
四、双星运动的形式双星的运动形式可以分为两种，一种是椭圆轨道运动，另一种是环形轨道运动。
在椭圆轨道运动中，双星围绕着共同的质心在椭圆轨道上运动，这种轨道是由它们的引力相互作用所决定的。
而在环形轨道运动中，双星围绕着共同的质心在一个平面上做圆周运动，这种轨道则需要恒星的自转速度与双星间的引力平衡。
五、双星运动的变化双星的运动不是静止不变的，它们的轨道会随着时间的推移而发生变化。
这种变化可以通过观测双星的亮度和位置来进行研究。
例如，当双星相互靠近时，它们的亮度会增加，而当它们相互远离时，亮度则会减小。
这种亮度的变化被称为双星的光变现象，它可以帮助天文学家研究双星的运动轨迹。
六、人类视角下的双星运动双星运动是一个令人着迷的话题，它让我们对宇宙的奥秘有了更深入的理解。
当我们仰望夜空，看到那些闪烁的双星时，我们仿佛能够感受到宇宙的无限魅力。
这些双星以它们独特的方式运动着，让我们惊叹不已。
七、结论通过本文的介绍，我们了解了物理双星运动的基本原理。
双星运动是由引力定律决定的，它可以表现为椭圆轨道运动或环形轨道运动。
双星的运动是动态变化的，它可以通过亮度和位置的变化来进行研究。
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第15点双星系统中的三个特点
宇宙中两个靠得比较近的天体，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动而不至因为万有引力的作用吸引到一起，从而使它们间的距离不变，这样的系统称为双星系统，双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立的系统处理.
双星系统具有的三个特点：
(1)两颗子星的向心力大小相等
由于圆心O处无物体存在，所以这两颗行星做圆周运动所需的向心力只能由它们之间的万有引力互相提供——m2给m1的引力F1使m1做圆周运动；m1给m2的引力F2使m2做圆周运动.根据牛顿第三定律可知F1＝F2，且方向相反，分别作用在m1、m2两颗星上.
(2)两颗子星的圆心相同，且两轨道半径之和等于两星间距
如图1所示，由于F1和F2提供向心力，所以它们都必须永远指向圆心O，又因两颗星的距离总是L，所以两颗星的连线必须始终通过圆心O，于是r1＋r2＝L.
图1
(3)两颗子星的运行周期相同
两颗子星之间的距离总是恒定不变，且圆心总是在两星连线上，两星好像用一根无形的杆连着，所以这两颗星的运行周期必须相等，即T1＝T2.
对点例题在天体运动中，将两颗彼此相距较近的星体称为双星.它们在相互的万有引力作用下间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动.如果双星间距为L，质量分别为M1和M2，引力常量为G，试计算：
(1)双星的轨道半径R1、R2；
(2)双星的运行周期T；
(3)双星的线速度v1、v2的大小.
解题指导因为双星受到同样大小的万有引力作用，且保持距离不变，绕同一圆心做匀速圆周运动，所以具有周期、转速和角速度均相同，而轨道半径和线速度不同的特点.
(1)根据万有引力定律F ＝M 1ω2R 1＝M 2ω2R 2及L ＝R 1＋R 2可得R 1＝M 2M 1＋M 2L ，R 2＝M 1M 1＋M 2L . (2)同理，G M 1M 2L 2＝M 1⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R 1＝M 2⎝ ⎛⎭
⎪⎫2πT 2R 2 所以，周期T ＝
4π2L 2
R 1GM 2＝4π2L 2R 2GM 1 ＝2πL L
G (M 1＋M 2).
(3)根据线速度公式有
v 1＝
2πR 1T ＝M 2G L (M 1＋M 2)， v 2＝2πR 2T ＝M 1G
L (M 1＋M 2). 答案 (1)
M 2M 1＋M 2L M 1M 1＋M 2L (2)2πL
L G (M 1＋M 2) (3)M 2G L (M 1＋M 2) M 1G L (M 1＋M 2)
1.(多选)宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至于因万有引力的作用吸引到一起.设两者的质量分别为m 1和m 2且m 1>m 2，则下列说法正确的是( )
A.两天体做圆周运动的周期相等
B.两天体做圆周运动的向心加速度大小相等
C.m 1的轨道半径大于m 2的轨道半径
D.m 2的轨道半径大于m 1的轨道半径
答案 AD
解析 双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，两者之间的万有引力提供向心力，所以两者周期相同，故选项A 正确；由F 万＝ma 向可知，两者的向心加速度不同，与质量成反比，故选项B 错误；由F 万＝mω2
r 可知半径与质量成反比，故选项C 错误，D 正确.
2.天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T ，两颗恒星之间的距离为r ，试推算这个双星系统的总质量.(引力常量为G )
答案 4π2r 3
GT 2
解析 设两颗恒星的质量分别为m 1、m 2，做圆周运动的半径分别为r 1、r 2，角速度分别为ω1、ω2.根据题意有
ω1＝ω2 ① r 1＋r 2＝r ② 根据万有引力定律和牛顿第二定律，有
G m 1m 2r 2＝m 1ω1 2
r 1 ③
G m 1m 2
r 2＝m 2ω2 2
r 2 ④
联立以上各式解得r 1＝m 2r
m 1＋m 2
⑤ 根据角速度与周期的关系知ω1＝ω2＝2πT
⑥ 联立③④⑤⑥式解得这个双星系统的总质量
m 1＋m 2＝4π2r
3
GT 2.。