题目内容

【题目】我国的航空航天事业取得了巨大成就。20131214,"嫦娥三号”探测器在月球上的虹湾区成功实现软着陆。“嫦娥三号”在着陆前经历了发射入轨、地月转移、环月飞行等一系列过程,如图为“嫦娥三号”的飞行轨道示意图。当“嫦娥三号”在环月段上做匀速圆周运动时,运行轨道距离月球表面的高度为H,已知月球的质量为M,“嫦娥三号”的质量为m,月球半径为,引力常量为G,忽略月球自转影响。求“嫦娥三号”在环月段上做匀速圆周运动时:

1)与月球之间的万有引力;

2)运行速度;

3)运行周期。

【答案】123

【解析】

(1)根据万有引力定律可得:

(2)根据万有引力提供向心力有:

计算得出:

(3)根据线速度与周期的关系:

计算得出:

:(1)与月球之间的万有引力;

(2)运行速度;

(3)运行周期.

练习册系列答案
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【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e、质量为m

1)当该导线通有恒定的电流I时:

①请根据电流的定义,推导出导线中自由电子定向移动的速率v

②经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型,推导出比例系数k的表达式。

2)将上述导线弯成一个闭合圆线圈,若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动,线圈中不会有电流通过,若线圈转动的线速度大小发生变化,线圈中会有电流通过,这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现,被称为斯泰瓦托尔曼效应。这一现象可解释为:当线圈转动的线速度大小均匀变化时,由于惯性,自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物,金属离子相对静止,由于惯性影响,可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力,该力的作用相当于非静电力的作用。

已知某次此线圈匀加速转动过程中,该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题:

求一个电子沿线圈运动一圈,该切线方向的力F做功的大小;

推导该圆线圈中的电流 的表达式。

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