【題目】我們可以借鑒研究靜電場的方法來研究地球周圍空間的引力場,如用“引力場強度”、“引力勢”的概念描述引力場。已知地球質(zhì)量為M,半徑為R,萬有引力常量為G,將地球視為均質(zhì)球體,且忽略自轉(zhuǎn)。
(1)類比電場強度的定義方法,寫出地球引力場的“引力場強度E”的定義式,并結(jié)合萬有引力定律,推導(dǎo)距離地心為r(r>R)處的引力場強度的表達式;
(2)設(shè)地面處和距離地面高為h處的引力場強度分別為和,如果它們滿足,則該空間就可以近似為勻強場,也就是我們常說的重力場。請估算地球重力場可視為勻強場的高度h(取地球半徑R=6400km);
(3)某同學(xué)查閱資料知道:地球引力場的“引力勢”的表達式為(以無窮遠處引力勢為0)。請你設(shè)定物理情景,簡要敘述推導(dǎo)該表達式的主要步驟。
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【題目】一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略,運動員可視為質(zhì)點,下列說法錯誤的是( )
A.運動員到達最低點前重力勢能始終減小
B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負功,彈性勢能增加
C.蹦極過程中,運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒
D.蹦極過程中,重力勢能的改變量與重力勢能零點的選取有關(guān)
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【題目】如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的氣缸靜止于水平地面上,缸內(nèi)用橫截面積為S,質(zhì)量為m的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。在活塞上放一砝碼,穩(wěn)定后氣體溫度與環(huán)境溫度相同均為T1.若氣體溫度為T1時,氣柱的高度為H。當環(huán)境溫度緩慢下降到T2時,活塞下降一定的高度;現(xiàn)取走砝碼,穩(wěn)定后活塞恰好回到原來高度。已知外界大氣壓強保持不變,重力加速度為g,不計活塞與氣缸之間的摩擦,T1、T2均為熱力學(xué)溫度,求:
(1)氣體溫度為時,氣柱的高度;
(2)砝碼的質(zhì)量。
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【題目】有趣的“雅各布天梯”實驗裝置如圖中圖甲所示,金屬放電桿穿過絕緣板后與高壓電源相接。通電后,高電壓在金屬桿間將空氣擊穿,形成弧光。弧光沿著“天梯”向上“爬”,直到上移的弧光消失,天梯底部將再次產(chǎn)生弧光放電,如此周而復(fù)始。圖乙是金屬放電桿,其中b、b′是間距最小處。在弧光周而復(fù)始過程中下列說法中正確的是( 。
A.每次弧光上“爬”的起點位置是a、a′處
B.每次弧光上“爬”的起點位置是b、b'處
C.弧光消失瞬間,兩桿間b、b'處電壓最大
D.弧光消失瞬間,兩桿間c、c'處場強最大
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【題目】如圖所示為利用氣墊導(dǎo)軌(滑塊在該導(dǎo)軌上運動時所受阻力可忽略)驗證機械能守恒定律的實驗裝置,完成以下填空。
實驗步驟如下:
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平;
②測出擋光條的寬度l和兩光電門中心之間的距離s;
③將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待托盤和砝碼靜止不動時,釋放滑塊,要求托盤和砝碼落地前擋光條已通過光電門2;
④測出滑塊分別通過光電門1和光電門2時的擋光時間Δt1和Δt2;
⑤用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。
回答下列問題:
(1)滑塊通過光電門1和光電門2時,可以確定系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動能分別為Ek1=________________和Ek2=________________;
(2)在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=________(重力加速度為g);
(3)如果滿足關(guān)系式________________(用Ek1、Ek2和ΔEp表示),則可認為驗證了機械能守恒定律。
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【題目】4月1日,由于太陽光不能照射到太陽能電池板上,“玉兔二號”月球車開始進入第十六個月夜休眠期。在之后的半個月內(nèi),月球車采用同位素電池為其保暖供電,已知是人工放射性元素,可用中子照得到。衰變時只放出射線,其半衰期為88年。則( 。
A.用中子輻照Np237制造Pu238時將放出電子
B.Pu238經(jīng)一次衰變會有兩個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚中子
C.Pu238經(jīng)一次衰變形成的新核含有144個中子
D.當?shù)竭_下個月晝太陽能電池板工作時,Pu238停止衰變不再對外供電
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【題目】我國發(fā)射的“嫦娥一號”衛(wèi)星繞月球經(jīng)過一年多的運行,完成了既定任務(wù),于2009年3月1日16時13分成功撞月。如圖為“嫦娥一號”衛(wèi)星撞月的模擬圖,衛(wèi)星在控制點開始進入撞月軌跡。假設(shè)衛(wèi)星繞月球作圓周運動的軌道半徑為r,周期為T,引力常量為G,根據(jù)題中信息,以下說法正確的是( 。
A.可以求出月球的質(zhì)量
B.可以求出“嫦娥一號”的質(zhì)量
C.可以求出月球?qū)Α版隙鹨惶枴毙l(wèi)星的引力
D.“嫦娥一號”衛(wèi)星在控制點處應(yīng)加速
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【題目】如圖,水平放置的平行金屬板與電源相連,板間距離為d,板間有一質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子恰好處于靜止狀態(tài)。保持電容器與電源連接,若兩板間的距離隨時間先均勻增大為2d,再均勻減小到d/2,在此過程中粒子未與電容器接觸,則
A.電容器的電量先變小,后變大
B.電容器的電容先變大,后變小
C.在兩板距離增大過程中,粒子向下做變加速直線運動
D.在兩板距離減小過程中,粒子向下做勻減速直線運動
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【題目】氫原子的能級圖如圖所示,若大量氫原子處于n=4能級要向低能級躍遷,則下列說法正確的是( )
A.大量氫原子躍遷時可能發(fā)出3種不同頻率的光
B.氫原子由n=4能級躍遷到n=3能級時,氫原子能量減小,電子動能減小
C.用能量為0.70eV和0.80eV的兩種光子同時照射大量氫原子,有可能使處于n=4能級的氫原子電離
D.從n=4能級躍遷到n=2能級釋放的光子照射逸出功為2.25eV的金屬時,產(chǎn)生的光電子最大初動能是0.30eV
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