1、简答题 我国神舟号载人航天飞行获得了圆满的成功,航天员可以实现空间出舱的活动,飞船已成功实施了释放小伴星的实验,实现了我国空间技术发展的重大跨越.已知飞船在地球上空的圆轨道上运行时离地面的高度为h,地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,万有引力常量为G.求飞船在该圆轨道上运行时:
(1)线速度v的大小和周期T;
(2)线速度v与第一宇宙速度的比值;
(3)飞船的向心加速度an.
参考答案:(1)用M表示地球质量,m表示飞船质量,由万有引力定律和牛顿定律得:
GMm(R+h)2=mv2R+h
地球表面质量为m0的物体,有:GMm0R2=m0g
解得飞船在圆轨道上运行时速度:v=
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 地球的半径为R,地球表面处物体所受的重力为mg,近似等于物体所受的万有引力,关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中,正确的是( )
A.离地面高度R处为4mg
B.离地面高度R处为
mg
C.离地面高度2R处为mg
D.离地面高度R处为4mg
参考答案:AB、由于近似等于物体所受的万有引力,得:GMmR2=mg
则当物体离地面高度R时的万有引力:F引=GMm(2R)2=mg4,故AB错误.
C、离地面高度2R时的万有引力:F引=GMm(3R)2=mg9,故C正确.
D、离地面高度12R时的万有引力:F引=GMm(32R)2=4mg9,故D错误.
故选C.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题
如图所示,四根完全一样的木条,长度均为L,叠放静止,则相对地面最大伸出量L′为
A.L
B.
C.
D.
参考答案:C
本题解析:分析:每一块砖的质地均匀,厚度相同.分别以O1为支点、以O2为支点、以O3为支点时,支点右端的长度小于左端的长度,才不会向右翻倒.分别以O1为支点、以O2为支点、以O3为支点,列出不等式,解不等式即可.
解答:设上面的砖相对下面的砖伸出的长度分别为为x、y、z.如图.
? 以O1为支点时,3x+2y+z<y+2z+3(L-x-y-z)…①
? 以O2为支点时,2y+z<z+2(L-y-z)…②
? 以O3为支点时,z<L-z…③
整理①②③得,
? 3x+2y+z<1.5L…④
? 2y+z<L…⑤
? z<0.5L…⑥
④×2+⑤+⑥×3得:
? 6x+6y+6z<5.5L,
x+y+z<
L.
即L′<
故选C
点评:本题是数学和物理结合的题目,有很大的难度,应该是一道竞赛题目.因为砖的质地均匀,厚度均匀,要使每一块砖不翻倒,只有支点右端的总长度小于左端的总长度即可.
本题难度:简单
4、选择题 三个人造地球卫星A、B、C,在地球的大气层外沿如图所示的方向做匀速圆周运动,已知mA=mB<mC,则关于三个卫星的说法中正确的是( )
A.线速度大小的关系是
B.向心力大小的关系是Fa=Fb<Fc
C.轨道半径和周期的关系是
D. C加速可追上同一轨道上的B
参考答案:AC
本题解析:根据万有引力公式
,线速度
,速度与质量无关,半径越小速度越大,A选项正确。万有引力提供向心力,向心力
,A,B的向心力不可能相等,B错误。根据万有引力提供向心力
,
,C选项正确。C加速将做离心运动,不可能追上B,D错误
故选AC
考点:万有引力,向心力
点评:万有引力的题目涉及到的公式较多和较多的物理量,需要把万有引力公式与各种圆周运动公式结合起来,然后利用数学工具进行求解,计算量较大,需要学生平时勤加练习,在计算每个选项时细心不要漏选。
本题难度:一般
5、填空题 重力势能EP=mgh实际上是万有引力势能在地面附近的近似表达式,其更精确的表达式为EP=-G
,式中?G?为万有引力恒量,M?为地球质量,m为物体质量,r为物体到地心的距离,并以无穷远处引力势能为零.现有一质量为m的地球卫星,在离地面高度为H处绕地球做匀速圆周运动,已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,地球质量未知,则卫星做匀速圆周运动的线速度为______,卫星运动的机械能为______.
参考答案:(1)卫星在离地高度为H处环绕地球做匀速圆周运动,据万有引力提供向心力,列出等式:
GMm?(R+H)2=mv2R+H…①
根据根据在地面附近物体受到地球的万有引力近似等于物体在地面上的重力,列出等式:GMm?R2=mg…②
由①②得:v=R
本题解析:
本题难度:一般