题目内容
静电场与引力场有着非常相似的性质,力的形式都遵从平方反比定律,解答下列问题:
(1)写出万有引力定律和库仑定律中的常数G与K的单位。
(2)某星球的质量为M,在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度v0平抛一个物体,经时间该物体落到山坡上。欲使该物体不再落回该星球的表面,至少应以多大的速度抛出物体(不计一切阻力,万有引力常量为G)?
(3)如图所示,质量为m的小球A穿在绝缘细杆上,杆的倾角为α,小球A带正电,电量为q,在杆上B点处固定一个电量为Q的正电荷。将A由距B竖直高度为H处无初速释放,小球A下滑过程中电量不变。不计A与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中。已知静电力恒量k和重力加速度g,求:A球刚释放时的加速度以及当A球的动能最大时,A球与B点的距离。
(1)写出万有引力定律和库仑定律中的常数G与K的单位。
(2)某星球的质量为M,在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度v0平抛一个物体,经时间该物体落到山坡上。欲使该物体不再落回该星球的表面,至少应以多大的速度抛出物体(不计一切阻力,万有引力常量为G)?
(3)如图所示,质量为m的小球A穿在绝缘细杆上,杆的倾角为α,小球A带正电,电量为q,在杆上B点处固定一个电量为Q的正电荷。将A由距B竖直高度为H处无初速释放,小球A下滑过程中电量不变。不计A与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中。已知静电力恒量k和重力加速度g,求:A球刚释放时的加速度以及当A球的动能最大时,A球与B点的距离。
(1)N·m2/kg2 、 N·m2·C-2(2)(3)
(1)N·m2/kg2 、 N·m2·C-2
(2)解析:由题意可知是要求该星球上的“近地卫星”的绕行速度,也即为第一宇宙速度。设该星球表面处的重力加速度为,由平抛运动可得
① 故
对于该星球表面上的物体有②所以
而对于绕该星球做匀速圆周运动的“近地卫星”应有 ③
由 ①②③式得 ④
(3)由牛顿第二定律得 mgsinα-F=ma
根据库仑定律 F=k
r=
解得:a=gsinα-
当A球所受合力为零,加速度为零时,速度最大,动能最大。设此时AB间距离为L,
则: mgsinα= k
(2)解析:由题意可知是要求该星球上的“近地卫星”的绕行速度,也即为第一宇宙速度。设该星球表面处的重力加速度为,由平抛运动可得
① 故
对于该星球表面上的物体有②所以
而对于绕该星球做匀速圆周运动的“近地卫星”应有 ③
由 ①②③式得 ④
(3)由牛顿第二定律得 mgsinα-F=ma
根据库仑定律 F=k
r=
解得:a=gsinα-
当A球所受合力为零,加速度为零时,速度最大,动能最大。设此时AB间距离为L,
则: mgsinα= k
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