2019 年 4 月 11 日 21 时黑洞视界望远镜合作组织 (ETE) 宣布了近邻巨椭圆星系 M87 中心捕获的首张黑洞图像,提供了黑洞存在的直接 “ 视觉 ” 证据,验证了 1915 年爱因斯坦的伟大预言.一种理论认为,整个宇宙很可能是个黑洞,如今可观测宇宙的范围膨胀到了半径 465 亿光年的规模,也就是说,我们的宇宙就像一个直径 930 亿光年的球体.黑洞的质量 M 和半径 R 的关系满足史瓦西半径公式 ( 其中 c 为光速,其值为 c=3×10 8 m/s , G 为引力常量,其值为 6 . 67×10 -11 N·m 2 /kg 2 ) 则,由此可估算出宇宙的总质量的数量级约为
A . 10 54 kg B . 10 44 kg
C . 10 34 kg D . 10 24 kg
A
【解析】
宇宙的半径 根据半径公式 可得宇宙的质量 故宇宙质量的数量级为 ,故 A 正确; BCD 错误;故选 A
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
计算天体质量与密度:
1、用万有引力定律求天体的质量:通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。以地球的质量的计算为例
①若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r,根据:
,得:;
②若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r,根据:
,得:;
③若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T,根据:
和,得:;
④若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g,根据:
,得:——此式通常被称为黄金代换式。
2、用万有引力定律计算天体的平均密度:通过观测天体表面运动卫星的周期T,就可以求出天体的密度ρ。
天体球体积:V=;天体密度:(由,,,r指球体半径,R指轨道半径,当R=r时,)。
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