题目内容
20.| A. | 位于拉格朗日点绕C稳定运行的航天器,其向心加速度小于地球的向心加速度 | |
| B. | 日地双星系统的周期为T=2π$\sqrt{\frac{{d}^{3}}{GMm}}$ | |
| C. | 圆心C太阳和地球的连线上,距离太阳和地球球心的距离之比等于太阳和地球的质量之比 | |
| D. | 拉格朗日点距地球球心的距离x满足关系式G$\frac{M}{{(d+x)}^{2}}$+G$\frac{m}{{x}^{2}}$=G$\frac{M+m}{{d}^{3}}$(X+$\frac{dM}{M+m}$) |
分析 位于拉格朗日点的绕C点稳定运行的航天器的周期与地球的周期相同,根据$a=(\frac{2π}{T})^{2}r$可知,离C点越远加速度越大.
根据万有引力提供向心力,对地球:$G\frac{Mm}{{d}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}{r}_{1}$,对太阳:$G\frac{Mm}{{d}^{2}}=M\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}{r}_{2}$,由此二式可以解得周期T和地球距离C点的距离.
航天器在太阳和地球引力的共同作用下可以绕“日地双星系统”的圆心C点做周期相同的圆周运动,设航天器的质量为m0,根据合力提供向心力得$G\frac{M{m}_{0}}{(d+x)^{2}}+G\frac{m{m}_{0}}{{x}^{2}}={m}_{0}\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}(x+\frac{dM}{M+m})$,代入周期化简即可.
解答 解:A、位于拉格朗日点的绕C点稳定运行的航天器的周期与地球的周期相同,根据$a=(\frac{2π}{T})^{2}r$可知,离C点越远加速度越大,故A错误.
B、太阳和地球组成“日地双星系统”,两者绕共同的圆心C点(图中未画出)做周期相同的圆周运动.
根据万有引力提供向心力,对地球:$G\frac{Mm}{{d}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}{r}_{1}$
对太阳:$G\frac{Mm}{{d}^{2}}=M\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}{r}_{2}$
两式相加$G\frac{M+m}{{d}^{2}}=\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}({r}_{1}+{r}_{2})$
因为d=r1+r2
所以$T=2π\sqrt{\frac{{d}^{3}}{G(M+m)}}$
故B错误.
C、由$G\frac{Mm}{{d}^{2}}=m\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}{r}_{1}$和$G\frac{Mm}{{d}^{2}}=M\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}{r}_{2}$可得$\frac{{r}_{2}}{{r}_{1}}=\frac{m}{M}$,即圆心C点在太阳和地球的连线上,距离太阳和地球球心的距离之比等于太阳和地球的质量的反比,故C错误.
D、根据$\frac{{r}_{2}}{{r}_{1}}=\frac{m}{M}$和d=r1+r2可得,地球距离圆心C点距离为${r}_{1}=\frac{dM}{M+m}$
航天器在太阳和地球引力的共同作用下可以绕“日地双星系统”的圆心C点做周期相同的圆周运动,设航天器的质量为m0
则$G\frac{M{m}_{0}}{(d+x)^{2}}+G\frac{m{m}_{0}}{{x}^{2}}={m}_{0}\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}(x+\frac{dM}{M+m})$
即$G\frac{M}{{(d+x)}^{2}}+G\frac{m}{{x}^{2}}=G\frac{M+m}{{d}^{3}}(x+\frac{dM}{M+m})$
故D正确.
故选:D
点评 本题考查万有引力的应用,题目较为新颖,在解题时要注意分析向心力的来源及题目中隐含的条件.
| A. | v2:v1=1:1 | B. | v1:v2=41:42 | C. | v1:v2=42:41 | D. | v1:v2=41:83 |
(1)写出用上述测量计算重力加速度g的表达式为g=$\frac{2(n-1)^{2}h}{{t}^{2}}$.
(2)为了减小误差,改变h的数值,测出多组数据,记录在表格听t是水滴从水龙头口到挡板所用的时间,即水滴在空中运动的时间,请在上图的坐标纸中作出适当的图象,并利用图象求出重力加速度的值g=9.7m/s2.(要求保留两位有效数字)
| 次数 | 高度h/cm | 空中运动时间t/s | $\frac{1}{2}$t2/s2 |
| 1 | 20.0 | 0.20 | 0.020 |
| 2 | 25.0 | 0.22 | 0.024 |
| 3 | 32.0 | 0.26 | 0.034 |
| 4 | 38.0 | 0.28 | 0.040 |
| 5 | 44.0 | 0.30 | 0.045 |
| 6 | 50.0 | 0.32 | 0.050 |
| A. | 小车做曲线运动 | |
| B. | 小车先做匀加速运动,后做匀减速运动 | |
| C. | 小车运动的最大速度约为0.8m/s | |
| D. | 小车的位移一定大于8m |
| A. | 匀强电场 | B. | 匀强磁场 | ||
| C. | 点电荷的电场 | D. | 通电直导线的磁场 |
| A. | 静止的物体不可能受到滑动摩擦力 | |
| B. | 滑动摩擦力的大小只与动摩擦因数和物体间的压力的大小有关 | |
| C. | 滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关 | |
| D. | 滑动摩擦力的大小与相对运动的速度的大小有关 |
| A. | 合力之比为2:1 | B. | 合力之比为1:2 | C. | 加速度之比为1:2 | D. | 加速度之比为1:1 |