Question

如圖，三個質(zhì)點(diǎn)a、b、c質(zhì)量分別為m₁、m₂、M（M遠(yuǎn)大于m₁，m₂）．在C的萬有引力作用下，a、b在同一平面內(nèi)繞c沿逆時針方向做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑之比r_a：r_b=1：4，從圖示位置開始，在b運(yùn)動一周的過程中，a、b、c共線了

 

次．

Answer 1

分析：質(zhì)點(diǎn)a、b均在c點(diǎn)的萬有引力的作用下繞c做圓周運(yùn)動，由F_引=F_向，可求出周期比，每多轉(zhuǎn)半圈，三質(zhì)點(diǎn)共線一次，可先求出多轉(zhuǎn)半圈的時間，與總時間相比，得出三點(diǎn)共線次數(shù)．

解答：解：萬有引力提供向心力，則有：G

Mm

r2

=m

4π2

T2

r；
可得T=

4π2r3 GM

因?yàn)檐壍腊霃街�比r_a：r_b=1：4
所以T_a：T_b=1：8；
設(shè)每隔時間t，a、b共線一次，則（ω_a-ω_b）t=π，所以t=

π

ωa-ωb

；
故b運(yùn)動一周的過程中，a、b、c共線的次數(shù)為：n=

Tb

t

=

Tb(ωa-ωb)

π

=

2Tb

Ta

-2=14．
故答案為：14．

點(diǎn)評：本題根據(jù)向心力來源列式，即可求出周期之比，可以以質(zhì)點(diǎn)b、c系統(tǒng)為參考系，則a質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動7圈，共線14次．