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曲线运动万有引力.files/image232.jpg)
一、选择题
1、根据图象分析:若沿x轴作匀速运动,通过图1分析可知,y方向先减速后加速;若沿y轴方向作匀速运动,通过图2分析可知,x方向先加速后减速。
答案:B
2、乙船能到达A点,则vcos600=u,
过河时间t满足:t = H/( vsin600), 甲、乙两船沿垂直于河岸方向的分速度相同,故过河时间相同。在t时间内甲船沿河岸方向的位移为s= (vcos600 + u )t=
。
答案:D
3、根据万有引力定律:
,得:T=曲线运动万有引力.files/image197.gif)
答案:A
4、质点在A、B、C、D四点离开轨道,分别做下抛、平抛、上抛、平抛运动。很明显,在A点离开轨道比在C、D两点离开轨道在空间时间短。通过计算在A点下抛落地时间为tA=(6
-4)s,在B点平抛落地时间tB=4
s,显然,在A点离开轨道后在空中时间最短。根据机械能守恒,在D刚抛出时机械能最大,所以落地时速度最大。
答案:AD
5、在轨道上向其运行方向弹射一个物体,由于质量远小于空间站的质量,空间站仍沿原方向运动。根据动量守恒,弹出后一瞬间,空间站沿原运行方向的速度变小,提供的向心力(万有引力)大于需要的向心力,轨道半径减小,高度降低,在较低的轨道上运行速率变大,周期变小。
答案:C
6、当悬线在竖直状态与钉相碰时根据能量守恒可知,小球速度不变;但圆周运动的半径减小,需要的向心力变大,向心加速度变大,绳子上的拉力变大。
答案:BD
7、根据万有引力定律:
可得:M=
,可求出恒星质量与太阳质量之比,根据
可得:v=
,可求出行星运行速度与地球公转速度之比。
答案:AD
8、卫星仍围绕地球运行,所以发射速度小
答案:CD
9、同步卫星随地球自转的方向是从东向西,把同步卫星从赤道上空3.6万千米、东经103°处,调整到104°处,相对于地球沿前进方向移动位置,需要增大相对速度,所以应先下降高度增大速度到某一位置再上升到原来的高度。
答案:A
10、开始转动时向心力由静摩擦力提供,但根据F=mrω2可知,B需要的向心力是A的两倍。所以随着转速增大,B的摩擦力首先达到最大静摩擦力。继续增大转速,绳子的张力增大,B的向心力由最大静摩擦力提供,A的向心力由静摩擦力和绳子的张力的合力提供,随着转速的增大,B需要的向心力的增量(绳子张力的增量)比A需要的向心力的增量大,因而A指向圆心的摩擦力逐渐减小直到为0然后反向增大到最大静摩擦力。所以,B受到的静摩擦力先增大,后保持不变;A受到的静摩擦力是先减小后增大;A受到的合外力就是向心力一直在增大。
答案:BD
二、填空题
11、圆盘转动时,角速度的表达式为ω=
, T为电磁打点计的时器打点的时间间隔,r为圆盘的半径,x2、x1是纸带上选定的两点分别对应米尺上的刻度值,n为选定的两点间的打点数(含两点)。地纸带上选取两点(间隔尽可能大些)代入上式可求得ω=
6.8rad/s。
12、 (1)斜槽末端切线方向保持水平;从同一高度。
(2)设时间间隔为t, x
= v0t, y2-y1=gt2
,解得: v0=
.将x=
三、计算题
13.解:⑴在行星表面,质量为m的物体的重力近似等于其受到的万有引力,则
g=
得:
⑵行星表面的环绕速度即为第一宇宙速度,做匀速圆周运动的向心力是万有引力提供的,则
v1=
得:
14.解析:用r表示飞船圆轨道半径,有r =R +H=6.71×l
由万有引力定律和牛顿定律,得
, 式中M表示地球质量,m表示飞船质量,T表示飞船绕地球运行的周期,G表示万有引力常量.
利用
及上式, 得
,代入数值解得T=5.28×103s,
出舱活动时间t=25min23s=1523s,
航天员绕行地球角度
=1040
15.解:(1)这位同学对过程的分析错误,物块先沿着圆柱面加速下滑,然后离开圆柱面做斜下抛运动,离开圆柱面时的速率不等于
。
(2)a、设物块离开圆柱面时的速率为
,
曲线运动万有引力.files/image273.gif)
解得:
(2)b、由:
得:
落地时的速率为曲线运动万有引力.files/image195.gif)
16.解:对子弹和木块应用动量守恒定律:
所以
对子弹、木块由水平轨道到最高点应用机械能守恒定律,
取水平面为零势能面:有
所以
由平抛运动规律有:
解得:
所以,当R =
最大值Smax =
17.解:(1)
曲线运动万有引力.files/image296.gif)
(2)设人在B1位置刚好看见卫星出现在A1位置,最后
在B2位置看到卫星从A2位置消失,
OA1=2OB1
有
∠A1OB1=∠A2OB2=π/3
从B1到B2时间为t
则有 曲线运动万有引力.files/image300.gif)
18.解: (1)设
A、B的圆轨道半径分别为
、
,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速 度相同,设其为
。由牛顿运动定律,有
曲线运动万有引力.files/image308.gif)
曲线运动万有引力.files/image310.gif)
曲线运动万有引力.files/image312.gif)
设
A、B之间的距离为
,又
,由上述各式得
, ①
由万有引力定律,有
曲线运动万有引力.files/image320.gif)
将①代入得
曲线运动万有引力.files/image322.gif)
令
曲线运动万有引力.files/image324.gif)
比较可得
②
(2)由牛顿第二定律,有
③
又可见星 A的轨道半径
④
由②③④式解得
⑤
(3)将
代入⑤式,得
曲线运动万有引力.files/image336.gif)
代入数据得
⑥
,将其代入⑥式得
⑦
可见,
的值随 n的增大而增大,试令
,得
⑧
若使⑦式成立,则 n 必大于 2,即暗星
B 的质量
必大于
,由此得出结
论:暗星
有可能是黑洞。
| ×10 | 3 |
| ×10 | 3 |
(2)某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系.
①做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t1、△t2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块加速度的表达式a=
| ||||||||||||
| 2x |
| ||||||||||||
| 2x |
如图乙所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为
②为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲).关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是
A.M增大时,h增大,以保持二者乘积增大
B.M增大时,h减小,以保持二者乘积不变
C.M减小时,h增大,以保持二者乘积不变
D.M减小时,h减小,以保持二者乘积减小
(3)(8分)2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫,以表彰他们对石墨烯的研究.他们最初是用透明胶带从石墨晶体上“粘”出一片石墨烯的.我们平常所用的铅笔芯中就含有石墨,能导电.某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验,得到如下数据(I和U分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压):
| U/V | 0.00 | 0.40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 |
| I/A | 0.00 | 0.10 | 0.18 | 0.28 | 0.38 | 0.48 |
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约为1.0Ω)
B.电流表A2(量程3A,内阻约为0.1Ω)
C.电压表V1(量程3V,内阻3kΩ)
D.电压表V2(量程15V,内阻15kΩ)
E.滑动变阻器R1(阻值0~10Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器R2(阻值0~2kΩ,额定电流0.5A)
①除长约14cm的中华绘图2B铅笔芯、稳压直流电源E(6V)、开关和带夹子的导线若干外,还需选用的其它器材有
②在虚线方框中画出实验电路图;
③根据表格中数据在坐标纸上画出铅笔芯的I-U图线.