练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    9．某航空科研小组相互协作完成了下面的实验：
    A．太空中的小组成员驾驶飞船在距X星球一定高度的P点时，正对着X星球发射一个激光脉冲，经过时间t1 后收到反射回来的信号；
    B．太空中小组成员在P点观察X星球时发现视角为60°；
    C．小组成员驾驶飞船在X星球表面着陆后，把一个弹射器固定在星球表面上，以一定的速度竖直向上弹射一个小球，测得小球从弹射到落回的时间为t2；
    D．地球上的小组成员用同样的弹射器在地球表面上，以相同的速度竖直向上弹射一个小球，测得小球在空中运动的时间为t3；
    E．地球上的小组成员将同样的弹射器平放在水平桌面上，以相同的速度水平弹射一个小球，测得小球的水平射程为x，桌面离地高度为h；
    F．他们查资料得知万有引力常量为G，光速为c．
    根据上述实验数据，可知算出（用上述的物理量表示）
    （1）X星球表面距P点的距离为H=$\frac{1}{2}c{t}_{1}$．
    （2）X星球的半径为R=$\frac{1}{2}c{t}_{1}$．
    （3）地球表面的重力加速度为g=$\frac{2{x}^{2}}{h{t}_{3}^{2}}$．
    （4）X星球表面的重力加速度为g1=$\frac{2{x}^{2}}{h{t}_{2}{t}_{3}}$．
    （5）X星球的密度为ρ=$\frac{3{x}^{2}}{πGhc{t}_{1}{t}_{2}{t}_{3}}$．

    分析 （1）激光脉冲的速度是光速，结合x=vt即可求出；
    （2）由几何关系即可求出星球的半径为R；
    （3）根据平抛运动的特点即可求出初速度与重力加速度的关系，然后根据竖直上抛运动的特点即可求出地面的重力加速度；
    （4）根据竖直上抛运动的特点即可求出X星地面的重力加速度；
    （5）根据万有引力定律，X星表面的重力加速度由万有引力提供，由此即可求出．

    解答 解：（1）飞船停留在距X星球一定高度的P点时正对着X星球发射一个激光脉冲，经过时间t1后收到返回来的信号，则P点到星球表面的最短距离为：$\frac{1}{2}c{t}_{1}$．
    （2）根据几何图形，由直角三角形的知识可得：$\frac{R}{R+\frac{1}{2}c{t}_{1}}=sin\frac{θ}{2}$
    解得：R=$\frac{c{t}_{1}sin\frac{θ}{2}}{2（1-sin\frac{θ}{2}）}$=$\frac{1}{2}c{t}_{1}$
    （3）以相同的速度水平弹射一个小球，测得小球的水平射程为x，桌面离地高度为h时，设速度为v，则：
    $t=\sqrt{\frac{2h}{g}}$
    x=vt
    联立得：$v=x\sqrt{\frac{g}{2h}}$
    相同的速度竖直向上弹射一个小球，测得小球在空中运动的时间为t3，则：
    ${t}_{3}=\frac{2v}{g}$
    联立得：g=$\frac{2{x}^{2}}{h{t}_{3}^{2}}$，v=$\frac{{x}^{2}}{h{t}_{3}}$
    （4）在X星上相同的速度竖直向上弹射一个小球，测得小球在空中运动的时间为t2，则：
    ${t}_{2}=\frac{2v}{{g}_{1}}$
    所以：${g}_{1}=\frac{2v}{{t}_{2}}=\frac{2{x}^{2}}{h{t}_{2}{t}_{3}}$
    （5）在星球表面重力与万有引力相等，故有：
    $F={m}_{0}{g}_{1}=G\frac{{m}_{0}M}{{R}^{2}}$
    所以可得星球质量为：M=$\frac{{g}_{1}{R}^{2}}{G}$
    星球的体积为：V=$\frac{4}{3}π{R}^{3}$
    所以星球密度为：$ρ=\frac{M}{V}$=$\frac{\frac{{g}_{1}{R}^{2}}{G}}{\frac{4}{3}π{R}^{3}}=\frac{3{g}_{1}}{4πGR}$=$\frac{3{x}^{2}}{πGhc{t}_{1}{t}_{2}{t}_{3}}$
    故答案为：（1）$\frac{1}{2}c{t}_{1}$；（2）$\frac{1}{2}c{t}_{1}$；（3）$\frac{2{x}^{2}}{h{t}_{3}^{2}}$；（4）$\frac{2{x}^{2}}{h{t}_{2}{t}_{3}}$；（5）$\frac{3{x}^{2}}{πGhc{t}_{1}{t}_{2}{t}_{3}}$

    点评 重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．本题要求学生掌握两种等式：一是物体所受重力等于其吸引力；二是物体做匀速圆周运动其向心力由万有引力提供．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    19．如图甲，圆形玻璃平板半径为r，离水平地面的高度为h，一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘，随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动．
    （1）若匀速圆周运动的周期为T，求木块的线速度和所受摩擦力的大小．
    （2）缓慢增大玻璃板的转速，最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出后做平抛运动，落地点与通过圆心O的竖直线间的距离为s，俯视图如图乙．不计空气阻力，重力加速度为g，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求木块滑离玻璃板瞬间，木块的速度大小以及物块与玻璃板间的动摩擦因数．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    20．关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是（　　）
    A．用紫光照射某金属发生光电效应，用绿光照射该金属一定不发生光电效应
    B．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
    C．光电子的动能越大，光电子形成的电流强度就越大
    D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    17．在“研究匀变速直线运动”的实验中：小车拖着纸带的运动情况如图所示，图中A、B、C、D为相邻的记数点，实验数据处理过程中每五个点取一个计数点，相邻的记数点的时间间隔是0.1s．用刻度尺量得OA=1.50cm，AB=1.91cm，BC=2.31cm，CD=2.71cm．则打点计时器在打A点时小车的瞬时速度是0.171m/s，在打C点时小车的瞬时速度是0.251m/s，小车运动的加速度是0.403m/s2（后三个空保留3位有效数字）．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    4．若探月飞船绕月运行的圆形轨道半径增大，则飞船（　　）
    A．线速度增大B．角速度大小不变C．周期增大D．周期不变

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    14．闭合线框abcd，自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示的三个位置时，感应电流的方向是（　　）
    A．经过Ⅰ时，无感应电流B．经过Ⅰ时，a→b→c→d→a
    C．经过Ⅱ时，无感应电流D．经过Ⅲ时，a→b→c→d→a

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    1．在“探究功与速度变化的关系”实验中，某实验小组同学采用如图1所示的实验装置进行实验，他们利用打点计时器记录小车从静止释放后的运动情况，把盘及盘中砝码总重力大小作为小车受到的拉力大小．拉力对小车做的功记为W，对应的小车末速度记为v，则
    （1）该小组同学实验前需要平衡小车的摩擦力吗？是（填“是”或“否”）．盘及盘中砝码的总质量m和小车质量M之间必须满足的关系是m＜＜M．
    （2）该组同学在下表中分别列出了拉力对小车做的功W、小车的速度v、小车速度的平方v2、小车速度的倒数$\frac{1}{v}$的实验数据．如果你是该小组的成员，请你根据表中数据，在图2中建立恰当的横坐标，并画出相应的图象．
    W/J0.0050.0100.0150.0200.025
    v/（m﹒s-1）0.140.200.240.280.32
    v2/（ m2•s-2）0.020.040.060.080.10
    $\frac{1}{v}$/（ m-1•s）7.145.004.173.573.13

    （3）该实验装置还可以用于以下哪些实验：AC
    A．研究匀变速直线运动
    B．探究求合力的方法
    C．探究加速度与力、质量的关系
    D．验证机械能守恒定律．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    18．图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．

    （1）完成下列实验步骤中的填空：
    ①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点．
    ②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．
    ③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m．
    ④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．
    ⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s1，s2，…．求出与不同m相对应的加速度a．
    ⑥以砝码的质量m为横坐标，$\frac{1}{a}$为纵坐标，在坐标纸上做出$\frac{1}{a}$-m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则$\frac{1}{a}$与m处应成线性关系（填“线性”或“非线性”）．
    （2）完成下列填空：
    （ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车的质量．
    （ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3．a可用s1、s3和△t表示为a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{△t}^{2}}$．图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=24.3mm，s3=47.2mm．由此求得加速度的大小a=1.15m/s2．
    （ⅲ）图3为所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$，小车的质量为$\frac{b}{k}$．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    19．某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在G、R、O所在的平面内，米尺的零点与O点对齐．

    （1）碰撞后B球的水平射程应取为64.7cm．
    （2）（多选）在以下选项中，本次实验必须进行的测量是ABC．
    A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
    B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离
    C．测量A球与B球的质量
    D．测量G点相对于水平槽面的高度．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案