题目内容
【题目】2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波(引力波的周期与其相互环绕的周期一致)。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈,将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星( )
A. 质量之和 B. 速率之比 C. 速率之和 D. 所辐射出的引力波频率
【答案】ACD
【解析】
设两颗星的质量分别为m1、m2,轨道半径分别为r1、r2,相距L=400km=4×105m,根据万有引力提供向心力可知:
,整理可得:
,解得质量之和(m1+m2)=
,其中周期T=1/12s,故A错误;由于T=1/12s,则角速度为:ω=2π/T=24π rad/s,这是公转角速度,不是自转角速度;根据v=rω可知:v1=r1ω,v2=r2ω;解得:v1+v2=(r1+r2)ω=Lω=9.6π×106m/s,由于r1、r2的大小不能确定,则不能求解两星的速率之比,故C正确,B错误。两星在环绕过程中会辐射出引力波,该引力波的频率与两星做圆周运动的频率相同,则f=1/T=12Hz,选项D正确;故选ACD。
【题目】下图是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图,以下列出了一些实验步骤:
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A.用天平测出重物和夹子的质量 |
B.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内 |
C.把打点计时器接在交流电源上,电源开关处于断开状态 |
D.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,让重物靠近打点计时器,处于静止状态 |
E.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带,之后再断开电源
F.用秒表测出重物下落的时间
G.更换纸带,重新进行两次实验
(1)对于本实验,以上不必要的两个步骤是_____ 和________
(2)取打下第1个点O时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep.建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据测量及计算得出的数据在下图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,图线Ⅱ的斜率k2=2.80J/m.重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_________(用k1和k2表示,不必算出具体数值).
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