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【题目】质量为的质点在有心引力作用下做半径为的圆周运动,有心引力的大小可表示为,其中为质点到固定力心的距离,为正的常数,为可正可负的常数(不一定是整数).

1)问:当为何值时,该圆轨道对径向小扰动是稳定的?

2)对稳定的圆轨道,求径向小扰动情况下质点径向振动的周期,用表示.

3)问:当为何值时,稳定圆轨道的运动周期为径向小振动周期的整数倍?

【答案】12 3

【解析】

1)依题意有

所以,.

当粒子在径向发生微小偏移时,由角动量守恒得

.

在转动系中,.

因为

所以,

.

显然,当,即时,满足粒子在径向做谐振的条件,此时,粒子在径向的扰动是稳定的.

2)由(1)的解答知

.

3)粒子做匀速圆周运动时,其周期为

.

时,有

.

中学阶段讨论较多的有心力是万有引力与无原长的弹簧牵引下的作用力,即在-21,并作了一般性的讨论.

在有心力作用下讨论物体径向运动的试题很多,既有类似于本题的动力学分析方法,也有能量分析的方法,比如引入有效势能来讨论物体运动的区域.

另外,若不等于-21,我们则难以找到与之匹配的实际模型,所以,这类习题也只是一种纯粹的理论探讨,但这种探讨对学习物理学是有意义的.

练习册系列答案
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【题目】 2017年全球唯一一次日全食,8月21日在美国形成了条宽约90英里的“全食带”。西部(西八区)时间9:15在西北端(45°N,124°W)开始,东部(西五区)时间13:46在东南端(33.5N,79°W)结束。外地游客为观赏到理想的日全平食,提前3年将马德拉斯小镇的宾馆预订一空。下图为全洋食带”示意图。

据此完成下面小题。

1日全食发生时

A. 日地月三者基本一线且地球居中B. 是观察太阳黑子的最佳时期

C. 肉眼可看到太阳大气的色球层D. 地球无线电短波通信受到强烈干扰

2该日全食现象在美国本土的持续时长约为

A. 1.5小时B. 2.5小时C. 3.5小时D. 4.5小时

3外地游客争先预定马德拉斯镇宾馆,主要是由于该镇

A. 空气稀薄B. 8月天气凉爽

C. 日食出现时间早D. 晴天概率高

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【题目】阅读图文材料,完成下列要求。

日内湖由罗讷冰川作用形成,是阿尔卑斯湖群日内瓦湖中最大的湖泊。罗讷冰川消融后,形成罗讷河,罗讷河携带较多泥沙汇入日内瓦湖后流出。湖畔和毗邻湖泊地域气候温和,气温年校差、日较差小.下图示意日山地内瓦湖分布。

(1) 指出日内瓦湖的主要补给类型。

(2)分析汇入日内瓦湖的罗讷河携带泥沙较多的主要原因。

(3)说明日内瓦湖周边地区气温年较差、日较差小的主要原因。

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【题目】黄河是中华民族的母亲河。下图为黄河水系图和沿线景观图。读图完成下面小题。

1关于图中四地的正确叙述是

A.甲地山高谷深,流水侵蚀作用形成陡峻峡谷

B.乙地地势低平,风力沉积作用形成深厚土层

C.丙地河水湍急,侵蚀作用使瀑布向下游移动

D.丁地河网密布,流水沉积作用强形成冲积扇

2小浪底水利枢纽建成后

A.库区上游河段的含沙量减小B.大坝下游流量季节变化减小

C.黄河中游的流域面积会增大D.黄河入海年径流总量会增加

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【题目】阅读图文资料,完成下列要求。

材料一:人参喜冷凉,不耐旱,忌强光照射,怕水涝,对土壤肥力消耗大,是一种名贵中草药材。野山参生长周期长达70~150年,在我国主要分布于东北长白山地区,随着森林的破坏,东北野山参几乎绝迹。东北地区人工种参约有400多年的历史,5~6年可收获一次。在人参加工过程中可以获得很多副产品,如人参油,人参露,人参膏,具有很高的经济价值。

材料二:下图示意东北野人参分布图

(1)分析东北野生人参分布区域适宜人参生长的有利自然条件。

(2)分析东北地区野山参几乎绝迹的原因。

(3)有人建议人参产区的农民扩大人参种植规模,你是否同意这一观点,请表明态度并说明理由。

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【题目】图为30°S附近沿海某地等高线地形图,R河流正值汛期。读图完成下面小题。

1Q地海拔可能为

A. 350米B. 500米

C. 650米D. 800米

2此季节,该地区

A. 温和多雨

B. 山麓落叶阔叶林枝繁叶茂

C. 受副热带高气压带控制

D. 盛行东南风

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【题目】下图为我国东部沿海某城市人口自然增长率和净迁入率变化示意图。读下图,回答下列各题。

1该城市人口最多的年份是

A. 1998年 B. 2004年 C. 2010年 D. 2013年

2该城市2010-2013年人口增长率变化的主要原因最可能是

A. 自然生态环境恶化,死亡率大幅度上升 B. 计划生育政策调整,出生率大幅度变化

C. 产业结构调整,劳动力密集型产业外迁 D. 主城区污染严重,重工业向卫星城迁移

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【题目】读某大洲(局部)图,回答下面小题。

1甲地的气候类型是

A.温带海洋性气候B.温带季风气候

C.地中海气候D.热带雨林气候

2最能反映乙山脉形成的是下列哪幅图

A.B.

C.D.

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【题目】英国城镇内部有明显的东西差异,下图为英国各类住宅区的分布示意图。其中A、B、C、D代表不同类型住宅区,读图完成下面小题。

1图中代表高级住宅区的是

A.AB.BC.CD.D

2关于该国城市化特点的叙述正确的是

A.城市化起步早,城市水平位居世界前列

B.出现人口和产业快速向郊区扩张的现象

C.市中心低价昂贵,住房紧张

D.乡村环境优美,基础设施好,吸引大量人口回乡从事农业生产

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