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1、选择题
质量为m的小球系在轻绳的下端,现在对小球施加一个F=
mg的拉力,使小球偏离原位置并保持静止,则悬线偏离竖直方向的最大偏角θ是
A.30°
B.37°
C.45°
D.60°
参考答案:A
本题解析:分析:小球受重力、绳子的拉力和外力F处于平衡,运用作图法分析什么条件下外力F最小.
解答:
解:小球受到重力、绳子的拉力和力F的作用,从图上看出,F和绳子的拉力的合力一定,F、绳子的拉力、和合力三个力的作用线构成一个三角形.
做以作用点为圆心,以力F为半径的圆,通过图象可以看出.在各三角形中,当绳子的方向与圆相切时,绳子与竖直方向的夹角最大,此时
,θ=30°
故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
点评:本题是物体平衡中极值问题,通过作图法得到极值的条件,也可以采用数学函数法求解极值.
本题难度:困难
2、选择题 在地球大气层外有大量的太空垃圾.在太阳活动期,地球大气会受太阳风的影响而扩张,使一些原本在大气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围,从而开始向地面下落.大部分太空垃圾在落地前已经燃烧成灰烬,但体积较大的太空垃圾仍会落到地面上,对人类造成危害.太空垃圾下落的原因是(?)
A.大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致下落
B.太空垃圾在与大气摩擦燃烧过程中质量不断减小,进而导致下落
C.太空垃圾的上表面受到的大气压力大于其下表面受到的大气压力,这种压力差将它推向地面
D.太空垃圾在大气阻力作用下速度减小,运动所需的向心力将小于万有引力,垃圾做趋向圆心的运动,落向地面
参考答案:D
本题解析:由题意知,由于大气层的扩张,太空垃圾被太空垃圾包围后,在运动的过程中会受大气层的阻力作用,故速度减小,使所需向心力小于受到的万有引力,而做近心运动,所以A、B、C错误;D正确。考点:
本题难度:简单
3、填空题 土星周围有许多大小不等的岩石颗粒,其绕土星的运动可视为圆周运动.其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为r1和r2.忽略所有岩石颗粒间的相互作用.则岩石颗粒A和B的线速度之比为______;岩石颗粒A和B的周期之比为______.
参考答案:(1)设土星质量为M,颗粒质量为m,颗粒距土星中心距离为r,线速度为v,据牛顿第二定律和万有引力定律有
GMmr2=mv2r
v=
本题解析:
本题难度:一般
4、填空题 两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两星中心距离为R,其运动周期为T,则两星的总质量为__________.
参考答案:
本题解析:两球间的万有引力提供它们各自做圆周运动的向心力,两圆周运动的半径之和为两星中心间的距离.设两星质量分别为M1和M2,都绕连线上点O做周期为T的圆周运动,星球1和星球2到点O的距离分别为l1和l2,由万有引力定律和牛顿第二定律及几何条件可得:
,?
?
?联立解得:
.
点评:处理双星问题必须注意两点:(1)、两颗星球运行的角速度、周期相等;(2)、轨道半径不等于引力距离(这一点务必理解).弄清每个表达式中各字母的含义,在示意图中相应位置标出相关量,可以最大限度减少错误.
本题难度:一般
5、选择题 利用下列数据可以估算出地球的质量的是:(万有引力恒量G均已知)( )
A:已知地球的半径r和地球表面的重力加速度g
B:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T
C:已知卫星围绕地球运动的角速度W和线速度V
D:已知卫星围绕地球运动的角速度W和周期T
参考答案:ABC
本题解析:由
得
,A对;由
得
,B对;由
,
联立得
,C对;由
知不能求出轨道半径r,D错。
本题难度:一般