【題目】探索浩瀚宇宙,發(fā)展航天事業(yè),建設(shè)航天強(qiáng)國(guó),是我國(guó)不懈追求的航天夢(mèng),我國(guó)航天事業(yè)向更深更遠(yuǎn)的太空邁進(jìn)。
(1)2018年12月27日中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始提供全球服務(wù),標(biāo)志著北斗系統(tǒng)正式邁入全球時(shí)代。覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由靜止軌道衛(wèi)星(即地球同步衛(wèi)星)和非靜止軌道衛(wèi)星共35顆組成的。衛(wèi)星繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知其中一顆地球同步衛(wèi)星距離地球表面的高度為h,地球質(zhì)量為Me,地球半徑為R,引力常量為G。
a.求該同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度v的大;
b.如圖所示,O點(diǎn)為地球的球心,P點(diǎn)處有一顆地球同步衛(wèi)星,P點(diǎn)所在的虛線圓軌道為同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道。已知h= 5.6R。忽略大氣等一切影響因素,請(qǐng)論證說明要使衛(wèi)星通訊覆蓋全球,至少需要幾顆地球同步衛(wèi)星?(,)
(2)今年年初上映的中國(guó)首部科幻電影《流浪地球》引發(fā)全球熱議。根據(jù)量子理論,每個(gè)光子動(dòng)量大小(h為普朗克常數(shù),λ為光子的波長(zhǎng))。當(dāng)光照射到物體表面時(shí)將產(chǎn)生持續(xù)的壓力。設(shè)有一質(zhì)量為的飛行器,其帆面始終與太陽光垂直,且光帆能將太陽光全部反射。已知引力常量為G,光速為c,太陽質(zhì)量為Ms,太陽單位時(shí)間輻射的總能量為E。若以太陽光對(duì)飛行器光帆的撞擊力為動(dòng)力,使飛行器始終朝著遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng),成為“流浪飛行器”。請(qǐng)論證:隨著飛行器與太陽的距離越來越遠(yuǎn),是否需要改變光帆的最小面積s0。(忽略其他星體對(duì)飛行器的引力)
【答案】(1)a. b.至少需要3顆地球同步衛(wèi)星才能覆蓋全球(2)隨著飛行器與太陽的距離越來越遠(yuǎn),不需要改變光帆的最小面積s0
【解析】
(1)a.設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m。
由牛頓第二定律,
得
b.如答圖所示,設(shè)P點(diǎn)處地球同步衛(wèi)星可以覆蓋地球赤道的范圍對(duì)應(yīng)地心的角度為2θ,至少需要N顆地球同步衛(wèi)星才能覆蓋全球。
由直角三角形函數(shù)關(guān)系,h= 5.6 R,得θ= 81°。
所以1顆地球同步衛(wèi)星可以覆蓋地球赤道的范圍對(duì)應(yīng)地心的角度為2θ = 162°
所以,N = 3,即至少需要3顆地球同步衛(wèi)星才能覆蓋全球
(2)若使飛行器始終朝著遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng),當(dāng)飛行器與太陽距離為時(shí),光帆受到太陽光的壓力與太陽對(duì)飛行器的引力大小關(guān)系,有
設(shè)光帆對(duì)太陽光子的力為F',根據(jù)牛頓第三定律F' =
設(shè)時(shí)間內(nèi)太陽光照射到光帆的光子數(shù)為,根據(jù)動(dòng)量定理:
設(shè)時(shí)間內(nèi)太陽輻射的光子數(shù)為N,則
設(shè)光帆面積為s,
當(dāng)時(shí),得最小面積
由上式可知,s0和飛行器與太陽距離無關(guān),所以隨著飛行器與太陽的距離越來越遠(yuǎn),不需要改變光帆的最小面積s0。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】兩位熱愛科學(xué)探究的同學(xué)開展了關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究.
(1)小慶同學(xué)為了探究影響平拋運(yùn)動(dòng)水平射程的因素,通過改變拋出點(diǎn)的高度及初速度大小的方法做了6次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表.
序號(hào) | 拋出點(diǎn)的高度(m) | 水平初速度(m/s) | 水平射程(m) |
1 | 0.20 | 2.0 | 0.40 |
2 | 0.20 | 3.0 | 0.60 |
3 | 0.20 | 4.0 | 0.80 |
4 | 0.45 | 2.0 | 0.60 |
5 | 0.45 | 4.0 | 1.20 |
6 | 0.80 | 2.0 | 0.80 |
①若探究水平射程與初速度的關(guān)系,可用表中序號(hào)為________的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.
②若探究水平射程與高度的關(guān)系,可用表中序號(hào)為________的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.
(2)小宇同學(xué)在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí),讓小球做平拋運(yùn)動(dòng),用頻閃照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)方格背景照相,拍攝到了如圖所示的照片,已知每個(gè)小方格邊長(zhǎng)為9.8 cm,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g=9.8 m/s2.
①若以拍攝的第一點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右和豎直向下為正方向,則沒有被記錄的小球位置坐標(biāo)為________.
②小球平拋的初速度大小為________.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一連通器與貯有水銀的瓶M用軟管相連,連通器的兩直管A和B豎直放置,兩管粗細(xì)相同且上端封閉,直管A和B內(nèi)充有水銀,當(dāng)氣體的溫度為T0時(shí),水銀面的高度差h=10 cm,兩管空氣柱長(zhǎng)均為h1=10 cm,A管中氣體的壓強(qiáng)p1=20 cmHg.現(xiàn)使兩管中的氣體的溫度都升高到2.4T0,同時(shí)調(diào)節(jié)M的高度,使B管中的水銀面的高度不變,求流入A管的水銀柱的長(zhǎng)度.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖,某帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后,進(jìn)入速度選擇器,其內(nèi)部的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度為E,垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B未畫出,平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說法正確的是
A. 該粒子帶負(fù)電
B. 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里
C. 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于
D. 若粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,則粒子的比荷就越大
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一個(gè)氘核()和一個(gè)氚核()聚變時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中子()和一個(gè)α粒子()。已知氘核的質(zhì)量為,氚核的質(zhì)量為,中子的質(zhì)量為,α粒子的質(zhì)量為,光速為c,元電荷電量為e。
(1)寫出核反應(yīng)方程,并求一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚變時(shí)釋放的核能。
(2)反應(yīng)放出的粒子在與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。求粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和等效電流I的大小。
(3)1909年盧瑟福及蓋革等用α粒子轟擊金箔發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)或只發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn),但有些α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),個(gè)別就像被彈回來了一樣。盧瑟福認(rèn)為“棗糕模型”中的電子不足以把α粒子反彈回來,在經(jīng)過深思熟慮和仔細(xì)的計(jì)算后,他提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。以一個(gè)α粒子以速度v與原來靜止的電子發(fā)生彈性正碰為例,請(qǐng)通過計(jì)算說明為什么電子不能把α粒子反彈回來(已知α粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的7300倍)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線,曲線OBC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線。已知該直流電源內(nèi)阻不隨溫度變化。由圖線可知( 。
A. 當(dāng)電路中的電流為1A時(shí),電源的輸出功率為3W
B. 當(dāng)電路中的電流為2A時(shí),電源的輸出功率為2W
C. 電源的最大輸出功率為2W
D. 當(dāng)電路中的電流為1.5A時(shí),電源效率最高
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,平面直角坐標(biāo)系的x軸上相對(duì)于原點(diǎn)O對(duì)稱的P和Q兩點(diǎn)處放置一對(duì)等量異種點(diǎn)電荷,a、b、c、d是位于四個(gè)象限內(nèi)的四個(gè)點(diǎn),它們恰在一個(gè)正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,O是正方形對(duì)角線的交點(diǎn)。M和N是正方形與x軸的交點(diǎn),關(guān)于圖中各點(diǎn)電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系,下列說法正確的是( 。
A. a、b、c、d四個(gè)頂點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等
B. 將一檢驗(yàn)電荷﹣q從d點(diǎn)經(jīng)M點(diǎn)到a點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力一直不做功
C. 從N點(diǎn)到O點(diǎn),再沿y軸正向移動(dòng)時(shí)場(chǎng)強(qiáng)一直在減小
D. 將一檢驗(yàn)電荷﹣q從N點(diǎn)釋放,它會(huì)在MON間往復(fù)運(yùn)動(dòng)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn),其操作步驟如下:
A.將操作臺(tái)調(diào)為水平
B.用細(xì)線將滑塊A、B連接,滑塊A、B緊靠在操作臺(tái)邊緣,使滑塊A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)
C.剪斷細(xì)線,滑塊A、B均做平拋運(yùn)動(dòng),記錄滑塊A、B的落地點(diǎn)M、N
D.用刻度尺測(cè)出M、N距操作臺(tái)邊緣的水平距離x1、x2
E.用刻度尺測(cè)出操作臺(tái)臺(tái)面距地面的高度h
(1)上述步驟中,多余的步驟是_____;缺少的步驟是_____。
(2)如果動(dòng)量守恒,須滿足的關(guān)系是_____(用測(cè)量量表示)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖a,在豎直平面內(nèi)固定一光滑的半圓形軌道ABC,小球以一定的初速度從最低點(diǎn)A沖上軌道,圖b是小球在半圓形軌道上從A運(yùn)動(dòng)到C的過程中,其速度平方與其對(duì)應(yīng)高度的關(guān)系圖像。已知小球在最高點(diǎn)C受到軌道的作用力為2.5N,空氣阻力不計(jì),B點(diǎn)為AC軌道中點(diǎn),重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是
A. 圖b中x=36m2·s-2
B. 小球質(zhì)量為0.2kg
C. 小球在A點(diǎn)時(shí)重力的功率為5W
D. 小球在B點(diǎn)受到軌道作用力為8.5N
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