题目列表(包括答案和解析)
(匀变速直线运动+受力分析+牛顿第二定律+v-t图像)“神舟”六号飞船完成了预定空间科学和技术试验任务后,返回舱于2005年10月17日4时11分开始从太空向地球表面按预定轨道返回,在离地10 km的高度打开阻力降落伞减速下降,这一过程中若返回舱所受阻力与速度的平方成正比,比例系数(空气阻力系数)为k,设返回舱总质量M=3000 kg,所受空气浮力恒定不变,且认为竖直降落.从某时刻开始计时,返回舱的运动v-t图象如图中的AD曲线所示,图中AB是曲线在A点的切线,切线交于横轴一点B的坐标为(8,0),CD是平行横轴的直线,交纵轴于C点C的坐标为(0,8).g=10 m/s2,请解决下列问题:
(1)在初始时刻v0=160 m/s时,它的加速度多大?
(2)推证空气阻力系数k的表达式并算出其数值.
(3)返回舱在距离高度h=1 m时,飞船底部的4个反推力小火箭点火工作,使其速度由8 m/s迅速减至1 m/s后落在地面上,若忽略燃料质量的减少对返回舱总质量的影响,并忽略此阶段速度变化而引起空气阻力的变化,试估算每支小火箭的平均推力(计算结果取两位有效数字)
(14分)
(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即,k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M太。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质M地。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)
【解析】:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有
①
于是有 ②
即 ③
(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由②式可得
④
解得 M地=6×1024kg ⑤
(M地=5×1024kg也算对)
23.【题文】(16分)
如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出。
(1)求电场强度的大小和方向。
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。
(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。
小灯泡L(额定电压2.5V,额定电流250mA) | 直流电源E(电动势3V,内阻不计) |
电流表A1(量程300mA,内阻约0.5Ω) | 电流表A2(量程500mA,内阻约0.2Ω) |
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ) | 电压表V2(量程6V,内阻约6kΩ) |
滑动变阻器(最大阻值约10Ω) | 开关S,导线若干 |
小灯泡L(额定电压2.5V,额定电流250mA) | 直流电源E(电动势3V,内阻不计) |
电流表A1(量程300mA,内阻约0.5Ω) | 电流表A2(量程500mA,内阻约0.2Ω) |
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ) | 电压表V2(量程6V,内阻约6kΩ) |
滑动变阻器(最大阻值约10Ω) | 开关S,导线若干 |
.一小球在斜面上从静止开始匀加速滚下,进入水平面后又做匀减速直线运动,直至停止,在下图中所示的v-t图像哪个可以反映小球这一整个运动过程(v为小球运动的速率)( )
图1-5-10
【解析】:选C.A、B的最后阶段表示的是匀速运动,所以A、B错;D中最后阶段表示匀加速直线运动,所以只有C对.
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