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經(jīng)過天文望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對(duì)它們的研究，使我們對(duì)宇宙中的物質(zhì)的存在形式和分布情況有了較深刻的認(rèn)識(shí)。雙星系統(tǒng)是由兩個(gè)星體組成，其中每個(gè)星體的線度都遠(yuǎn)小于兩個(gè)星體之間的距離。一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)處理�，F(xiàn)根據(jù)對(duì)某一雙星系統(tǒng)的光學(xué)測(cè)量確定，該雙星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量都是M，兩者間距L，它們正圍繞著兩者連線的中點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)。
【小題1】試計(jì)算該雙星系統(tǒng)的周期T；
【小題2】若實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的運(yùn)動(dòng)周期為T’，為了解釋兩者的不同，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到的暗物質(zhì)。作為一種簡(jiǎn)化模型，我們我們假定在以兩個(gè)星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布著密度為ρ的暗物質(zhì)，而不考慮其它暗物質(zhì)的影響，并假設(shè)暗物質(zhì)與星體間的相互作用同樣遵守萬有引力定律。試根據(jù)這一模型計(jì)算雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期T’。

兩個(gè)靠得很近的恒星稱為雙星，這兩顆星必定以一定角速度繞二者連線上的某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于由于萬有引力的作用而吸引在一起，已知兩顆星的質(zhì)量分別為M、m ，相距為L(zhǎng)，試求：（1）兩顆星轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置；（2）這兩顆星轉(zhuǎn)動(dòng)的周期。

神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的一種特殊天體，探尋黑洞的方案之一是觀測(cè)雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。天文學(xué)家觀測(cè)河外星系麥哲倫云時(shí)，發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見星A和不可見的暗星B構(gòu)成，兩星視為質(zhì)點(diǎn)，不考慮其它天體的影響，A、B圍繞兩者的連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離保持不變，如圖所示，引力常量為G，由觀測(cè)能夠得到可見星A的速率v和運(yùn)行周期T。

（1）可見星A所受暗星B的引力FA可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m＇的星體（視為質(zhì)點(diǎn)）對(duì)它的引力，設(shè)A和B的質(zhì)量分別為m1、m2。試求m＇（用m1、m2表示）
（2）求暗星B的質(zhì)量m2與可見星A的速率v、運(yùn)行周期T和質(zhì)量m1之間的關(guān)系式。

宇宙中兩個(gè)相距較近的天體稱為“雙星”，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而不致因萬有引力的作用吸引到一起。
①試證明它們的軌道半徑之比、線速度之比都與它們的質(zhì)量成反比；
②設(shè)二者質(zhì)量分別為m₁和m₂，二者相距L，試寫出它們的角速度的表達(dá)式。

(10分)兩個(gè)星體組成雙星，它們?cè)谙嗷ブ�間的萬有引力作用下，繞連線上的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)測(cè)得兩星中心距離為R，其運(yùn)動(dòng)周期為T，求兩星的總質(zhì)量。

已知地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)周期為T，試求地球同步衛(wèi)星軌道距地面的高度。

已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G。如圖所示，A為在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，B為地球的同步衛(wèi)星。

（1）求衛(wèi)星A運(yùn)動(dòng)的速度大小v；
（2）求衛(wèi)星B到地面的高度h。

如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω₀，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。
 
(1)求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期；
(2)如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同一直線上)，則至少經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間，它們?cè)僖淮蜗嗑嘧罱��?/p>

(8分) 已知地球的半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，地球表面的重力加速度為g，在赤道上空一顆相對(duì)地球靜止的同步衛(wèi)星離地面的高度h是多少?（用以上三個(gè)量表示）

我國(guó)通信衛(wèi)星的研制始于70年代331衛(wèi)星通信工程的實(shí)施，到1984年4月，我國(guó)第一顆同步通信衛(wèi)星發(fā)射成功并投入使用，標(biāo)志著我國(guó)通信衛(wèi)星從研制轉(zhuǎn)入實(shí)用階段．現(xiàn)正在逐步建立同步衛(wèi)星與“伽利略計(jì)劃”等中低軌道衛(wèi)星等構(gòu)成的衛(wèi)星通信系統(tǒng)．
【小題1】若已知地球的平均半徑為R0，自轉(zhuǎn)周期為T0，地表的重力加速度為g，試求同步衛(wèi)星的軌道半徑R；
【小題2】有一顆與上述同步衛(wèi)星在同一軌道平面的低軌道衛(wèi)星，自西向東繞地球運(yùn)行，其運(yùn)行半徑為同步軌道半徑R的四分之一，試求該衛(wèi)星的周期T是多少？該衛(wèi)星至少每隔多長(zhǎng)時(shí)間才在同一城市的正上方出現(xiàn)一次．（計(jì)算結(jié)果只能用題中已知物理量的字母表示）