2024年4月25日神舟十八号载人飞船成功发射,标志着中国载人航天技术已走在世界前列。有人对今后神州系列飞船的发射构想:沿着地球的某条弦挖一通道,并铺设成光滑轨道,在通道的两个出口分别将一物体和飞船同时释放,利用两者碰撞(弹性碰撞)效应,将飞船发射出去,已知地表重力加速度g,地球的半径为R;物体做简谐运动的周期
,m为物体的质量,k为简谐运动物体的回复力和其离开平衡位置的位移大小之比。
(1)若神州十八号飞船贴近地球表面做匀速圆周运动,则其运行的线速度大小;
(2)如图甲,设想在地球上距地心h处挖一条光滑通道AB,从A点静止释放一个质量为m的物体,求物体从A运动到B点的时间,以及物体通过通道中心O′的速度大小(质量分布均匀的空腔对空腔内的物体的万有引力为零);
(3)如图乙,若通道已经挖好,且
,如果在AB处同时释放质量分别为M和m的物体和飞船,他们同时到达O′点并发生弹性碰撞,要使飞船飞出通道口时速度达到第一宇宙速度,M和m应该满足什么关系?
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(1)若神州十八号飞船贴近地球表面做匀速圆周运动,则其运行的线速度大小;
(2)如图甲,设想在地球上距地心h处挖一条光滑通道AB,从A点静止释放一个质量为m的物体,求物体从A运动到B点的时间,以及物体通过通道中心O′的速度大小(质量分布均匀的空腔对空腔内的物体的万有引力为零);
(3)如图乙,若通道已经挖好,且
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更新时间:2024-06-14 06:44:00
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(0.4)
【推荐1】天文观测到某行星有一颗以半径r、周期T环绕该行星做圆周运动的卫星,已知卫星质量为m,万有引力常量为G.求:
(1)该行星的质量M是多大?
(2)若该行星的半径为R,则该行星的第一宇宙速度是多大?
(1)该行星的质量M是多大?
(2)若该行星的半径为R,则该行星的第一宇宙速度是多大?
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(0.4)
名校
【推荐2】荡秋千杂技表演是大家喜爱的一项活动,随着科技的迅速发展,将来的某一天,同学们也许会在其他星球上观看荡秋千杂技表演,假设你用弹簧秤称出质量为m的物体受到的重力为F、星球半径为R,人的质量为M,秋千质量不计、绳长为l、摆角为
(摆角是绳子与竖直方向的夹角,
),万有引力常量为G,那么:
(1)该星球的密度多大?该星球表面的第一宇宙速度是多少?
(2)假设人坐在秋千上,把你看作一个质点,从θ角处静止释放,你经过最低点时对秋千的压力是多少?
(3)假设你驾驶飞船在距离星球上空飞行,测出做匀速圆周运动的周期为T,请求出该飞船距离星球表面的高度H。
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(1)该星球的密度多大?该星球表面的第一宇宙速度是多少?
(2)假设人坐在秋千上,把你看作一个质点,从θ角处静止释放,你经过最低点时对秋千的压力是多少?
(3)假设你驾驶飞船在距离星球上空飞行,测出做匀速圆周运动的周期为T,请求出该飞船距离星球表面的高度H。
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(0.4)
【推荐3】建立物理模型对实际问题进行分析,是重要的科学思维方法。
(1)假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体,已知地球的半径为R,引力常量为G,球体的体积公式为
,不考虑地球自转的影响,试推导第一宇宙速度v的表达式;
(2)我们已经学过了关于两个质点之间万有引力的大小是
,但是在某些特殊情况下,非质点之间的万有引力的计算及其应用,我们利用下面两个已经被严格证明是正确的结论,可以有效地解决问题。
a.质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。如图1所示,质点m0放置在质量分布均匀的大球壳M0(球壳的厚度也均匀)的空腔之内,那么m0受到M0的引力为零。
b.若质点m放置在质量分布均匀的大球体M之外(
),那么它们之间的万有引力为
,式中的r为质点m到球心之间的距离;
为大球体的半径。利用以上两个结论和(1)中的已知条件,求距离地心为d(d<R)处,质量为m的质点所受引力的大小Fd;
(3)如图2所示,假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球南北两极的小洞,把一个质量为m的小球从北极的洞口由静止状态释放后,小球能够在洞内运动,假设小球只受地球引力的作用,以地心为原点,向北为正方向建立x轴,在图3中画出小球所受引力F随x(-R≤x≤R)变化的图像,求出小球在洞内运动过程中的最大速度vm,并说明小球做什么运动。
(1)假设地球可视为一个质量分布均匀且密度为ρ的球体,已知地球的半径为R,引力常量为G,球体的体积公式为
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(2)我们已经学过了关于两个质点之间万有引力的大小是
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a.质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。如图1所示,质点m0放置在质量分布均匀的大球壳M0(球壳的厚度也均匀)的空腔之内,那么m0受到M0的引力为零。
b.若质点m放置在质量分布均匀的大球体M之外(
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(3)如图2所示,假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球南北两极的小洞,把一个质量为m的小球从北极的洞口由静止状态释放后,小球能够在洞内运动,假设小球只受地球引力的作用,以地心为原点,向北为正方向建立x轴,在图3中画出小球所受引力F随x(-R≤x≤R)变化的图像,求出小球在洞内运动过程中的最大速度vm,并说明小球做什么运动。
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,倾角为
的斜面体(斜面的上表面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上,底部与地面的动摩擦因数为
。两物块A、B均可视为质点,A的质量为
,B的质量为
。斜面顶端与劲度系数为
的轻质弹簧相连,弹簧与斜面保持平行,将物块A与弹簧的下端相连,并由弹簧原长处无初速释放,A下滑至斜面上P点时速度第一次减为零:若将物块B与弹簧的下端相连,也从弹簧原长处无初速释放,则B下滑至斜面上Q点时速度第一次减为零(
均未画出),斜面体始终处于静止状态,弹簧始终在弹性限度内,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度为
。求:
(1)斜面上
两点间的距离;
(2)要求物块在运动的过程中,斜面与地面之间保持相对静止,斜面的质量应满足什么条件;
(3)物块B由弹簧原长释放,运动至P点所需时间。(已知物块B无初速释放后,经时间
第一次到达Q点,本小题的结果用
表示)
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(1)斜面上
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(2)要求物块在运动的过程中,斜面与地面之间保持相对静止,斜面的质量应满足什么条件;
(3)物块B由弹簧原长释放,运动至P点所需时间。(已知物块B无初速释放后,经时间
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(0.4)
名校
【推荐2】电量均为+Q的两电荷固定在相距为2d的AB两点,O为AB连线中点,AB连线中垂线上有一点M,到O的距离为A,已知静电力常量k。
(1)求M点的场强。
(2)将一质量为m,带电量为-q的粒子从M点由静止释放,不考虑粒子的重力。
a.若A远小于d,可略去
项的贡献,试证明粒子的运动为简谐运动;
b.简谐运动可视为某一匀速圆周运动沿直径方向上的投影运动,请描述与该粒子所做简谐运动相对应的圆周运动,并求该粒子做简谐运动的周期及动能的最大值。
(1)求M点的场强。
(2)将一质量为m,带电量为-q的粒子从M点由静止释放,不考虑粒子的重力。
a.若A远小于d,可略去
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b.简谐运动可视为某一匀速圆周运动沿直径方向上的投影运动,请描述与该粒子所做简谐运动相对应的圆周运动,并求该粒子做简谐运动的周期及动能的最大值。
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(0.4)
名校
【推荐1】某小型桌面弹射游戏模型简化如图,轻质弹簧左端固定在O点的竖直挡板上,右端A点为弹簧的原长且物块不连接,A点左侧桌面光滑,A点右侧桌面粗糙;游戏时,某同学推着质量为
的物块P向左压缩弹簧,然后静止释放物块P,与静止在B点的质量为
物块Q发生弹性正碰(碰撞时间极短);游戏规则:P、Q碰撞后,P最终需要留在桌面上,Q从桌面抛出落在水平地面上,且落地点离桌面右端水平距离越远,游戏获得的分数越高。在一次游戏中,获得冠军的小明同学将物块P向左压缩弹簧至弹性势能为
,然后静止释放物块P,最终物块P刚好停在桌面右端;已知物块P、Q均可视为质点,物块P、Q与桌面粗糙部分的动摩擦因数均为
,
之间的距离为
,桌面离地面高度为
,重力加速度
,不计空气阻力,对于小明的这次游戏,求:
(1)物块P、Q碰撞后瞬间的速度大小
、
;
(2)物块Q落地点离桌面右端的水平距离x。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/799edf593e3ba2b2372a83d9782be3a2.png)
(1)物块P、Q碰撞后瞬间的速度大小
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/814f55724f7ee57bd395eb3b95393c68.png)
(2)物块Q落地点离桌面右端的水平距离x。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/14/36326060-1143-4855-bd97-e3bf6868afba.png?resizew=347)
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(0.4)
名校
【推荐2】如图,倾角为θ的倾斜轨道与水平轨道交于Q点,在倾斜轨道上高h=5m处由静止释放滑块A,此后A与静止在水平轨道上P处的滑块B发生弹性碰撞(碰撞时间不计)。已知A、B的质量之比为mA:mB=1:4,B与轨道间的动摩擦因数为μ,A与轨道间无摩擦,重力加速度大小为g=10m/s2(A、B均可视为质点,水平轨道足够长,A过Q点时速度大小不变、方向变为与轨道平行。)
(1)第一次碰撞后瞬间,求A与B的速度大小vA和vB;
(2)求B在水平轨道上通过的总路程s;
(3)当P、Q的距离为
时,在B的速度减为零之前,A与B能发生第二次碰撞,试确定
与
之间满足的关系。
(1)第一次碰撞后瞬间,求A与B的速度大小vA和vB;
(2)求B在水平轨道上通过的总路程s;
(3)当P、Q的距离为
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c24095e409b025db711f14be783a406c.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/5/2973075781935104/2973432878800896/STEM/f179cd17-7707-4144-bcc3-ce4491494410.png?resizew=413)
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