题目内容


地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动。地球的轨道半径为R=1.50×1011m,运转周期为T=3.16×107s。地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角)。当行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期,如图甲或图乙所示,该行星的最大视角θ=14.5°。求:

(1)该行星的轨道半径r和运转周期T1(sin14.5°=0.25,最终计算结果均保留两位有效数字)

(2)若已知地球和行星均为逆时针转动,以图甲和图乙为初始位置,分别经过多少时间能再次出现观测行星的最佳时期。(最终结果用T、T1、θ 来表示)

     


【解析】

(1)由题意当地球与行星的连线与行星轨道相切时,视角最大

    可得行星的轨道半径r为:           代入数据得

    设行星绕太阳的运转周期为T/,由开普勒第三定律:有

    代入数据得      (2)t=


练习册系列答案
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(1)(8分)某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。

①请完成以下主要实验步骤:按图14(a)安装实验器材并连接电源;竖直提起系起有重物的纸带,使重物             (填“靠近”或“远离”)计时器下端;              ,                ,使重物自由下落;关闭电源,取出纸带;换新纸带重复实验。

②图14(b)和(c)是实验获得的两条纸带,应选取       (填“b”或“c”)来计算重力加速度。在实验操作和数据处理都正确的情况下,得到的结果仍小于当地重力加速度,主要原因是空气阻力和        。

图14

(2)(10分)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等。

 

图15

①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆档测量,示数如图15(a)所示,读数为     Ω。据此应选择图15中的       (填“b”或“c”)电路进行实验。

②连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐       (填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。

    

图16

③图16(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件      (填“X”或“Y”)是非线性元件。

④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Ω的定值电阻,测量待测电池组的电动势E和电阻r,如图16(b)所示。闭合S1和S2,电压表读数为3.00V;断开S2,读数为1.00V,利用图16(a)可算得E=    V,r=     Ω(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表)。


如图甲所示,A、B是一对平行放置的金属板,中心各有一小孔P、Q,PQ连线垂直金属板,从P点处连续不断地有质量为m、带电量为+q地带电粒子(重力不计)沿PQ方向放出,初速可忽略,在A、B间某时间t=0开始加有如图乙所示的交变电压,其电压大小为U,周期为T,带电粒子在A、B间运动过程中,粒子之间的相互作用力可忽略不计.

(1)请分别描述在0、T/8、T/4、3T/8时刻进入小孔P的粒子在两极板间的运动情况(设两板间距离足够大)。

(2)若在3T/8时刻前进入小孔P的粒子都可以从小孔Q中射出,则两板的间距d是多少?每个周期有多长时间有粒子从小孔Q中射出?

(3)若两板的间距d=5cm,U=2.5V。一质量m=2.0×10-27kg、电量q=+1.6×10-19C的带电粒子在t0=0时刻从紧临B板处无初速释放,刚好在2T时刻到达A板,则周期T应为多少?

(4)根据第(3)问的条件和结果,在T/5时刻进入小孔P的粒子,经过多长时间才能到达小孔Q。

34.如图所示,半径R = 0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD = 2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E = 40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B = 1.0T,方向垂直纸面向外。两个质量均为m = 2.0×10-6kg的小球a和b,a球不带电,b球带q = 1.0×10-6C的正电,并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合在一起飞入复合场中,最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f = 0.1mg, PN =,取g =10m/s2。a、b均可作为质点。求:

(1)小球a与b相碰后瞬间速度的大小v;

(2)水平面离地面的高度h;

(3)从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运动过程中,ab系统损失的机械能ΔE。

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