在电荷的周围存在电场,我们用电场强度来描述电场的强弱;类似地,在地球的周围存在引力场,我们可以用引力场强度描述引力场的强弱。已知静电力常量为,地球质量为,半径为,引力常量为。
(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷在距其为处的场强大小;
(2)类比电场强度的定义式,可以定义引力场强度。若用描述地球表面引力场的强弱,求的大小;
(3)若规定两质点相距无穷远时引力势能为零,则质量分别为、的两个质点相距为时的引力势能。在地球表面附近发射卫星的速度达到某一值时,卫星刚好能脱离地球的引力束缚(但还无法脱离太阳对它的引力),请推导这个速度的表达式。
(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷在距其为处的场强大小;
(2)类比电场强度的定义式,可以定义引力场强度。若用描述地球表面引力场的强弱,求的大小;
(3)若规定两质点相距无穷远时引力势能为零,则质量分别为、的两个质点相距为时的引力势能。在地球表面附近发射卫星的速度达到某一值时,卫星刚好能脱离地球的引力束缚(但还无法脱离太阳对它的引力),请推导这个速度的表达式。
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北京市大兴区2022-2023学年高一下学期期末物理试题(已下线)北京九中10月月考(23-24)T19变式题-求中心天体的质量及第一宇宙速度-计算题(已下线)2019人教版课后习题 必修3 第九章 3.电场 电场强度变式题
更新时间:2023-07-19 22:26:42
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【推荐1】中国空间站的机械臂具有七个自由度,类似于人类手臂的灵活性,可实现抓取、拖拽、爬行、对接等功能。如图所示,在长为d的机械臂作用下,微型卫星、空间站、地球位于同一直线,伸直的机械臂沿该直线方向抓住微型卫星,微型卫星与空间站一起做角速度为的匀速圆周运动。已知地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,微型卫星质量为m,空间站轨道半径为r,求:
(1)在轨运行时,空间站的线速度和微型卫星的线速度之比;
(2)机械臂对微型卫星的作用力大小F;(忽略空间站与卫星之间的万有引力以及机械臂对空间站的作用力,用m,g,R,r,d表示)
(3)物体在引力场中具有的势能叫做引力势能。若取无穷远处为引力势能零点,质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为(式中G为引力常量,M为地球的质量,r为物体到地心的距离)。若让机械臂松开卫星,通过控制卫星上自带的火箭发动机,使卫星由当前半径为r的圆轨道变轨到离地球更远的半径为的圆轨道,则在此过程中,万有引力对卫星做的功为多少?(用g、R、m、r、表示)
(1)在轨运行时,空间站的线速度和微型卫星的线速度之比;
(2)机械臂对微型卫星的作用力大小F;(忽略空间站与卫星之间的万有引力以及机械臂对空间站的作用力,用m,g,R,r,d表示)
(3)物体在引力场中具有的势能叫做引力势能。若取无穷远处为引力势能零点,质量为m的物体在地球引力场中具有的引力势能为(式中G为引力常量,M为地球的质量,r为物体到地心的距离)。若让机械臂松开卫星,通过控制卫星上自带的火箭发动机,使卫星由当前半径为r的圆轨道变轨到离地球更远的半径为的圆轨道,则在此过程中,万有引力对卫星做的功为多少?(用g、R、m、r、表示)
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【推荐2】嫦娥五号探测器首次实施无人月面取样并返回,为2024年登月做好前期准备。嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。探测器完成对月球表面的取样任务后,样品将由上升器携带升空进入环月轨道,与环月轨道上做匀速圆周运动的轨道器返回器组合体(简称组合体)对接。为了安全,上升器与组合体对接时,必须具有相同的速度。已知上升器(含样品)的质量为,月球的半径为,月球表面的重力加速度为,组合体到月球表面的高度为。取上升器与月球相距无穷远时引力势能为零,上升器与月球球心距离为时,引力势能为,为引力常量,月球的质量为(未知),不计月球自转的影响。求:
(1)月球质量及组合体在环月轨道上做圆周运动的速度的大小;
(2)上升器从月球表面升空并与组合体成功对接至少需要的能量。
(1)月球质量及组合体在环月轨道上做圆周运动的速度的大小;
(2)上升器从月球表面升空并与组合体成功对接至少需要的能量。
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【推荐3】2016年1月5日上午,国防科工局正式发布国际天文学联合会批准的嫦娥三号探测器着陆点周边区域命名为“广寒宫”,附近三个撞击坑分别命名为“紫微”、“天市”、“太微” .此次成功命名,是以中国元素命名的月球地理实体达到22个.已知地球半径为,表面重力加速度为,质量为的嫦娥三号卫星在地球上空的万有引力势能为(以无穷远处引力势能为零),表示物体到地心的距离.求:
(1)质量为的嫦娥三号卫星以速率在某一圆轨道上绕地球做匀速圆周运动, 求此时卫星距地球地面高度?
(2)要使嫦娥三号卫星上升,从离地高度(此问可以认为为已知量)再增加的轨道上做匀速圆周运动,卫星发动机至少要做的功为多少?
(1)质量为的嫦娥三号卫星以速率在某一圆轨道上绕地球做匀速圆周运动, 求此时卫星距地球地面高度?
(2)要使嫦娥三号卫星上升,从离地高度(此问可以认为为已知量)再增加的轨道上做匀速圆周运动,卫星发动机至少要做的功为多少?
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【推荐1】2018年9月7日20时,台风“山竹”在西北太平洋洋面上生成,9月16日17时“山竹”在广东台山海宴镇登陆,登陆时中心附近最大风力14级,中心最低气压955百帕;伴随台风的还有电闪雷鸣,通常情况下,一次闪电过程通常由若干个相继发生的闪击构成,每个闪击持续时间很短,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前,云地之间的电势差约为1.0×109V,云地间距离约为2 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为5×10-5s.若闪电前云地间的电场可以看做匀强电场,试估算:
(1)闪电前云地间的电场强度大小;
(2)第一个闪击过程中闪电电流的平均值;
(1)闪电前云地间的电场强度大小;
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适中
(0.65)
【推荐2】阅读材料“场”到底是什么,完成下面小题
我们经常听到电场、磁场等有关“场”的概念。但你没有想过,“场”看不见摸不着,它到底是什么?它是一种物质吗?现代科学认为,场是比基本粒子更基本的物质存在状态,场可以分为基态和激发态,而粒子实际上就是场的激发态。通俗来讲,场就像一片平静的汪洋大海,此时的大海处于基态,就不会有水花出现。一旦大海受到扰动,就会出现水花,此时的大海就处于激发态,而水花就相当于基本粒子。由于万物都是由基本粒子组成的,所以我们可以这样说:万物都是场,万事万物都是由不同形式的场叠加而成的。
(1)在电场中的A点,引入不同的试探电荷,会变化的是( )
A. A点的电场强度 B. A点的电势
C. 在A点的电势能 D. A点与电场中另外一点之间的电势差
(2)空间存在如图所示的静电场,a、b、c、d为电场中的四个点,则( )
A. a点的电场强度比b点的小 B. d点的电势比c点的低
C. 质子在d点的电势能比在c点的小 D. 将电子从α点移动到b点,电场力做正功
(3)小明根据“电荷对周围电荷有力的作用,且不需要接触,这说明电荷周围存在电场”,类比得出:地球周围存在重力场。用假想的线描述重力场,如图甲、乙、丙所示,其中最合理的是图______ 。物体在月球上的重力大约是地球上的六分之一,说明月球附近的重力场比地球附近的重力场______ (选填“强”或“弱”)。
我们经常听到电场、磁场等有关“场”的概念。但你没有想过,“场”看不见摸不着,它到底是什么?它是一种物质吗?现代科学认为,场是比基本粒子更基本的物质存在状态,场可以分为基态和激发态,而粒子实际上就是场的激发态。通俗来讲,场就像一片平静的汪洋大海,此时的大海处于基态,就不会有水花出现。一旦大海受到扰动,就会出现水花,此时的大海就处于激发态,而水花就相当于基本粒子。由于万物都是由基本粒子组成的,所以我们可以这样说:万物都是场,万事万物都是由不同形式的场叠加而成的。
(1)在电场中的A点,引入不同的试探电荷,会变化的是
A. A点的电场强度 B. A点的电势
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(2)空间存在如图所示的静电场,a、b、c、d为电场中的四个点,则
A. a点的电场强度比b点的小 B. d点的电势比c点的低
C. 质子在d点的电势能比在c点的小 D. 将电子从α点移动到b点,电场力做正功
(3)小明根据“电荷对周围电荷有力的作用,且不需要接触,这说明电荷周围存在电场”,类比得出:地球周围存在重力场。用假想的线描述重力场,如图甲、乙、丙所示,其中最合理的是图
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