设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度.已知返回舱返回过程中需克服火星的引力做功,返回舱与人的总质量为m,火星表面的重力加速度为g,火星的半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r,不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响,则该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量才能返回轨道舱?
宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其它星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行.设每个星体的质量均为m.
(1)
试求第一种形式下,星体运动的线速度和周期.
(2)
假设两种形式星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少?
如图所示,A车质量为m,沿光滑水平面以速度v1向质量为3m的静止的B车运动,A车撞上B车后面的弹簧将弹簧压缩并与弹簧的左端连接在一起,求在此后的运动过程中:
弹簧的最大弹性势能
B车的最大速度.
传送带被广泛地应用于码头、机场和车站,如图所示为一水平传送带的装置示意图,紧绷的传送带AB始终保持恒定的速率v=1m/s运行.将一质量m=4kg的行李无初速地放在A处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动.设行李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,A、B间的距离L=2m,g取10m/s2.
行李做匀加速直线运动的位移为多少?
如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处,求行李从A处以最短时间传送到B处时传送带对应的最小运行速率.
“神舟”六号宇宙飞船返回舱的的直径D=2.5m,质量m=3.5×103kg,进入稠密的大气层时,返回舱与空气剧烈摩擦,产生高温,使无线通讯暂时中断,这一区域称为“黑障”区.已知返回舱以v=180m/s速度匀速下降通过“黑障”区,所受到的平均阻力f=,ρ为空气空气密度,S为返回舱的横截面积.求“黑障”区的空气密度.(g=10m/s2)
设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,二者必须具有相同的速度.返回舱在返回过程中需克服火星引力做,式中各量分别为:返回舱与人的总质量为m,火星表面重力加速度为g,火星半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r,如图所示,不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响.
求返回舱与轨道舱对接时,返回舱(包括人)的动能.
该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量,才能返回轨道舱?
在竖直平面内,一倾斜的直轨道与光滑圆形轨道连接在一起,圆轨道半径为R且处在竖直向下的匀强电场中,一质量为m、电荷量为q的带正电小球从直轨道上滑下,当运动到圆轨道最低点时,球对轨道的压力大小为F,再继续运动后刚好能通过最高点,若小球滑动过程中电荷量保持不变,求圆轨道上最高点与最低点间的电势差.(重力加速度为g)
如图所示,在距地面高为H=45m处,有一小球A以初速度v0=10m/s2水平抛出,与此同时,在A的正下方有一物块B也以相同的初速度同方向滑出,B与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,A、B均可示为质点,空气阻力不计,重力加速度取g=10m/s2.
求球A落地的时间及其抛出的水平距离.
A球落地时,A、B相距多远?
搭载有“勇气”号火星车的美国火星探测器,于北京时间2003年6月11日凌晨1时58分成功升空,经过了206个昼夜长达4亿8千万公里漫长的星际旅行,于北京时间2006年1月4日12时35分“勇气”号火星车终于成功登陆在火星表面.
“勇气”号离火星地面12m时与降落伞自动脱离,被众气囊包裹的“勇气”号下落到地面后又弹跳到15m高处,这样上下碰撞了若干次后,才静止在火星表面上.已知火星的半径为地球半径的二分之一,质量为地球的九分之一(取地球表面的重力加速度为10m/s2,计算结果均取两位有效数字).
根据上述数据,火星表面的重力加速度是多少?
若被众气囊包裹的“勇气”号第一次碰火星地面时,其机械能损失为其12m高处机械能的10%,不计空气的阻力,求“勇气”号在12m高处的速度.
(3)
已知“勇气”号和气囊的总质量为200kg,设与地面第一次碰撞时气囊和地面的接触时间为0.4s,求“勇气”号和气囊与火星碰撞时所受到的平均冲力.
如图所示,在光滑的水平面上放着一个质量为M=0.3kg的木块(可视为质点),在木块正上方1m处有一个固定悬点O,在悬点O和木块之间用一根长2m的不可伸长的轻绳连接.有一个质量m=0.1kg的子弹以80m/s的速度水平射入木块并留在其中,之后木块绕O点在竖直平面内做圆周运动.g取10m/s2.求
木块以多大速度离开水平地面?
当木块到达最高点时轻绳对木块的拉力多大?