摘要:解析:设月球表面的“重力加速度 为由于物体在月求表面附近.物体在月球上的“重力 等于月球对它的引力.

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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=

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=4s,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11.2km/s;最大环绕速度为7.9km/s,所以在轨道Ⅱ上的速度小于7.9km/s;根据机械能守恒可知:卫星在P点的速度大于在Q点的速度;卫星在轨道Ⅰ的Q点是提供的向心力大于需要的向心力,在轨道Ⅱ上Q点是提供的向心力等于需要的向心力,所以在Q点从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ必须增大速度。

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=20.00cmy1 =4.70cm y2 =14.50cm代入求得v0=2m/s

 

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×l06 m

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,

                     

        

解得:                      

(2)b、由:  得:

落地时的速率为                       

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 = 0.2m时水平距离最大                

最大值Smax = 0.8m

 

17.解:(1)

 

(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

  ∠A1OB1=∠A2OB2=π/3

从B1到B2时间为t

则有   

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

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

                           

将①代入得

                           

                           

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

                           

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。

 

 

 

十六、物理学家于今年9月评出十个最美的物理实验。这种“美”是一种经典概念:最简单的仪器和设备,最根本、最单纯的科学结论。其实,科学美蕴藏于各门科学的实验之中,有待于我们在学习过程中不断地感悟和发现。

46.伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最美的实验。

    在加速度实验中,伽利略将光滑直木板槽倾斜固定,让铜球从木槽顶端沿斜面由静止滑下;并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究铜球的运动路程与时间的关系。亚里士多德曾预言铜球的运动速度是均匀不变的,伽利略却证明铜球运动的路程与时间的平方成正比。请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示(其中路程用s、速度用v、加速度用a、时间用t表示)。亚里士多德的预言:    ;伽利略的结论:    

  伽利略的两个实验之所以成功,主要原因是在自由落体实验中,忽略了空气阻力,抓住了重力这一主要因素。在加速度实验中,伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动,是为了减小铜球运动过程中的   ,同时抓住   这一主要因素。

47.阅读下列材料:

①早在1785年,卡文迪许在测定空气组成时,除去空气中的O2、N2等已知气体后,发现最后总是留下一个体积不足总体积1/200的小气泡。

②1892年,瑞利在测定氮气密度时,从空气中得到的氮气密度为1.2572g/L,而从氨分解得到的氮气密度为1.2508g/L。两者相差0.0064g/L。

③瑞利和拉姆赛共同研究后认为:以上两个实验中的“小误差”可能有某种必然的联系,并预测大气中含有某种较重的未知气体。经反复实验,他们终于发现了化学性质极不活泼的惰性气体——氩。

请回答下列问题:

空气缓慢通过下图a~d装置时,依次除去的气体是…………………(  )

A.O2、N2、H2O、CO2                          B.CO2、H2O、O2、N2

C.H2O、CO2、N2、O2                          D.N2、O2、CO2、H2O

材料①②中的“小误差”对测定空气组成和氮气密度的实验而言是   (填“主要因素”或“次要因素”)。

材料③中科学家抓住了“小误差”而获得重大发现说明       

48.某学生为了证明植物呼吸时放出二气化碳,设计了如下图的实验装置,其中绿色植物生长旺盛。将装置在黑暗中放置24小时后观察结果。试分析:该装置放在黑暗中的作用是   ;该实验除须在黑暗中完成外,还应注意    

在实验中,有同学提出,需要同时进行另一组其他条件相同但不放植物的实验。你认为有没有意义?简述原因。

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(14分)

 

(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M

(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质M。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)

【解析】:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有

                            ①

    于是有                           ②

即                                ③

(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由②式可得

                                ④

解得     M=6×1024kg                         ⑤

M=5×1024kg也算对)

23.【题文】(16分)

     如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出。

(1)求电场强度的大小和方向。

(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。

(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。

 

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