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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
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,
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 =
最大值Smax =
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
有 ∠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
令
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。
(15分)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成,两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示。引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期。
(1)可见得A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m/的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2。试求m/的(用m1、m2表示);
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的两倍,它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v=2.7m/s,运行周期T=4.7π×104s,质量m1=6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6.67×10N?m/kg2,ms=2.0×1030kg)
查看习题详情和答案>>(14分)神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成,两星视为质点,不考虑其它天体的影响,A、B围绕两者的连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示,引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m'的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2。试求m'(用m1、m2表示)
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式。
查看习题详情和答案>>图
(1)可见星A所受暗星B的引力Fa可等效为位于O点处质量为m′的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m′(用m1、m2表示);
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星A的速率v=2.7×
(1)可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m′的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m′(用m1、m2表示);
(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量ms的2倍,它将有可能成为黑洞。若可见星A的速率v=2.7×105m/s,运行周期T=4.7π×104s,质量m1=6ms,试通过估算来判断暗星B有可能是黑洞吗?(G=6.67×10-11N·m2/kg2,ms=2.0×1030kg)
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(1)可见星 A 所受暗星 B 的引力 Fa 可等效为位于 O 点处质量为 m'的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m′(用 m1、m2 表示);
(2)求暗星 B 的质量 m2 与可见星 A 的速率 v、运行周期 T 和质量 m1 之间的关系式;
(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量 ms 的2倍,它将有可能成为黑洞.若可见星 A 的速率 v=2.7×105 m/s,运行周期 T=4.7π×104 s,质量 m1=6ms,试通过估算来判断暗星 B 有可能是黑洞吗?
(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,ms=2.0×1030 kg)
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