【題目】牛頓利用行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng),借助開普勒三定律推導(dǎo)出 兩物體間的引力與它們之間的質(zhì)量的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比。牛頓思考月球繞地球運(yùn)行的原因時(shí),蘋果的偶然落地引起了他的遐想:拉住月球使它圍繞地球運(yùn)動(dòng)的力與拉著蘋果下落的力,是否都與太陽(yáng)吸引行星的力性質(zhì)相同,遵循著統(tǒng)一的規(guī)律----平方反比規(guī)律?因此,牛頓開始了著名的“月一地檢驗(yàn)”。
(1)將月球繞地球運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為m,月球半徑為r,地球質(zhì)量為M,地球半徑為R,地球和月球質(zhì)心間的距離為L,月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v,求地球和月球之間的相互作用力F。
(2)行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在牛頓的時(shí)代,月球與地球的距離r’、月球繞 地球公轉(zhuǎn)的周期T'等都能比較精確地測(cè)定,請(qǐng)你據(jù)此寫出計(jì)算月球公轉(zhuǎn)的向心加速度a 的表達(dá)式;已知、,地面附近的重力加速度g=9.80m/s2,請(qǐng)你根據(jù)這些數(shù)據(jù)估算比值;
(3)已知月球與地球的距離約為地球半徑的60倍,如果牛頓的猜想正確,請(qǐng)你據(jù)此計(jì)算月球公轉(zhuǎn)的向心加速度a和蘋果下落的加速度g的比值,并與(2)中的結(jié)果相比較,你能得出什么結(jié)論?
【答案】(1) (2) (3) ,比較(2)中的結(jié)果,二者近似相等,由此可以得出結(jié)論:牛頓的猜想是正確的,即地球?qū)υ虑虻囊Γ孛嫔衔矬w的重力,都與太陽(yáng)吸引行星的力性質(zhì)相同,遵循著統(tǒng)一的規(guī)律——平方反比規(guī)律
【解析】解:(1)地球和月球之間的相互作用力
(2)由向心加速度的表達(dá)式得 ,其中:
聯(lián)立可得:
代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得:
(3)設(shè)月球的質(zhì)量為m月,地球質(zhì)量為M,根據(jù)牛頓第二定律有:
設(shè)蘋果的質(zhì)量為m,地球半徑為R,根據(jù)牛頓第二定律有:
由題意知:r=60R
聯(lián)立可得:
比較(2)中的結(jié)果,二者近似相等,由此可以得出結(jié)論:牛頓的猜想是正確的,即地球?qū)υ虑虻囊,地面上物體的重力,都與太陽(yáng)吸引行星的力性質(zhì)相同,遵循著統(tǒng)一的規(guī)律——平方反比規(guī)律。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲所示為做“探究外力做功和速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。
(1)本實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力時(shí),小車應(yīng)________(填“拖著”或“不拖”)紙帶。
(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了如圖乙所示的紙帶,測(cè)得AB=1.44 cm,BC=1.64 cm,CD=1.64 cm,DE=1.59 cm。已知相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,應(yīng)選擇__________段計(jì)算小車的最大速度,小車的最大速度為v=________m/s。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】為研究自由落體運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)者從某磚墻前的高度處由靜止釋放一個(gè)石子,讓其自由落下,拍攝到石子下落過(guò)程中的一張照片如圖所示。由于石子的運(yùn)動(dòng),,它在照片上留下了一條模糊的徑跡.已知每層磚的平均厚度為6.0cm,這個(gè)照相機(jī)的曝光時(shí)間為1.2×10-2s,則拍攝到的石子位置A距石子下落的起始位置的距離約為( )
A. 3.5cm
B. 5.0cm
C. 6.5cm
D. 8.0cm
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】遠(yuǎn)距離輸電的原理圖如圖所示,升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2,電壓分別為U1、U2,電流分別為I1、I2,輸電線上的電阻為R,變壓器為理想變壓器,則下列關(guān)系式中正確的是( )
A. = B. I2= C. I1U1=I22R D. I1U1=I2U2
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,得到一條記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶,如圖所示。圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.1s。
(1)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù),計(jì)算B、C、D各點(diǎn)的速度,填入表中__________;_________;__________。
位置編號(hào) | A | B | C | D | E |
時(shí)間t/s | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
瞬時(shí)速度v/(m·s-1) |
(2)在坐標(biāo)紙上作出小車的v-t圖像________。并根據(jù)圖象求出a=____________。
(3)分析小車的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律_______________。
(4)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交,交點(diǎn)的速度是__________,此速度的物理意義是________________。E點(diǎn)的速度為_____________
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一細(xì)線的一端固定于傾角為的光滑楔形滑塊A上的頂端O處,細(xì)線另一端拴一質(zhì)量為m=0.2kg的小球靜止在A上。若滑塊從靜止向左勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為a。(取.)
A. 當(dāng)a=5m/s2時(shí),線中拉力為
B. 當(dāng)a=10m/s2時(shí), 小球受的支持力為
C. 當(dāng)a=12m/s2時(shí), 經(jīng)過(guò)1秒鐘小球運(yùn)動(dòng)的水平位移是6m
D. 在穩(wěn)定后,地面對(duì)A的支持力一定小于兩個(gè)物體的重力之和
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示是磁動(dòng)力電梯示意圖,即在豎直平面內(nèi)有兩根很長(zhǎng)的平行豎直軌道,軌道間有垂直軌道平面交替排列的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2,B1=B2=1.0T,B1和B2的方向相反,兩磁場(chǎng)始終豎直向上做勻速運(yùn)動(dòng),電梯轎廂固定在圖示的金屬框abcd內(nèi),并且與之絕緣.已知電梯載人時(shí)的總質(zhì)量為4.95×103kg,所受阻力f=500N,金屬框垂直軌道的邊長(zhǎng)ab=2.0m,兩磁場(chǎng)的寬度均與金屬框的邊長(zhǎng)ad相同,金屬框整個(gè)回路的電阻R=8.0×10﹣4Ω,g取10m/s2.已知電梯正以v1=10m/s的速度勻速上升,求:
(1)金屬框中感應(yīng)電流的大小及圖示時(shí)刻感應(yīng)電流的方向;
(2)磁場(chǎng)向上運(yùn)動(dòng)速度v0的大;
(3)該電梯的工作效率.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如下圖所示,在平面內(nèi),有一半徑為R=L的圓形區(qū)域,圓心O1對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為,圓與x軸交于A、C兩點(diǎn).除圓形區(qū)域內(nèi)無(wú)磁場(chǎng),在y軸與直線之間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在圓心O1處有一粒子源,發(fā)射同種粒子,粒子的質(zhì)量為,電荷量為+q,粒子從粒子源O1出發(fā)垂直磁場(chǎng)在紙面內(nèi)向各個(gè)方向射出,不計(jì)粒子重力,并且從磁場(chǎng)返回圓形邊界的粒子均被吸收掉,問(wèn):
(1)求能從右邊界(即直線)射出的粒子其最小速率為多少,并求出該粒子從O1出發(fā)時(shí)與x軸正方向的夾角。
(2)要使粒子垂直于的邊界射出磁場(chǎng),求該粒子的最小速率為多少。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究碰撞過(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲:在粗糙的長(zhǎng)木板上,小車A的前端裝上撞針,給小車A某一初速度,使之向左勻速運(yùn)動(dòng),并與原來(lái)靜止在前方的小車B(后端粘有橡皮泥,橡皮泥質(zhì)量可忽略不計(jì))相碰并粘合成一體,繼續(xù)勻速運(yùn)動(dòng).在小車A后連著紙帶,紙帶穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz.
(1)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí),下列正確的有_______(填標(biāo)號(hào))。
A.實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證長(zhǎng)木板水平放置
B.相互作用的兩車上,一個(gè)裝上撞針,一個(gè)裝上橡皮泥,是為了碰撞后粘在一起
C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再釋放拖動(dòng)紙帶的小車
D.先釋放拖動(dòng)紙帶的小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
(2)紙帶記錄下碰撞前A車和碰撞后兩車運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示,則碰撞前A車運(yùn)動(dòng)速度大小為_____ m/s(結(jié)果保留一位有效數(shù)字),A、B兩車的質(zhì)量比值 等于_____.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
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