高中物理专题练习《功能关系》(7)

2019-09-01 13:17

答案:

2:1 来源:

题型:计算题,难度:应用

1957年第一颗人造卫星上天,开辟了人类宇航的新时代.四十多年来,人类不仅发射了人造地球卫星,还向宇宙空间发射了多个空间探测器.空间探测器要飞向火星等其他行星,甚至飞出太阳系,首先要克服地球对它的引力的作用.理论研究表明,物体在地球附近都受到地球对它的万有引力的作用,具有引力势能,设物体在距地球无限远处的引力势能为零,则引力势能可以表示为E=-GMm,其中G是万有引力常量,M是地球的质量,m是物体的r质量,r是物体距地心的距离.现有一个空间探测器随空间站一起绕地球做圆周运动,运行周期为T,要使这个空间探测器从空间站出发,脱离地球的引力作用,至少要对它做多少功?

答案:

空间探测器随空间站一起绕地球做圆周运动,由GMmR2=

4?2mRT2得,空间站的轨道半径

R=(

GMT24?2).由G1/3

MmR2mv2=可得 R12GMmm2?GM2/3

mv==()随空间站一起运

2T2R22Mm12GMm动时,空间探测器具有的机械能:E1=-G+mv=-.

2RR2随空间站一起运动时,空间探测器的动能

空间站要脱离地球的引力,机械能最小值为E∝=0,因此,对探测器做功为:

W=E∝-E1=

GMmm2?GM2/3.

=()

2T2R2 来源:

题型:计算题,难度:应用

地球的半径为R,自转的角速度为ω,地表重力加速度为g.现在要发射一颗质量为m

的人造卫星.请你担当该项目的工程师,计算有关发射该卫星的重要数据.(提供信息:以地面为0势能参考面,物体所具有重力势能的数学表达式为Ep?GMm(h是物体距离地面的高度.)(注意:EP,M,h不作为已知量)

⑴计算在什么位置,卫星的机械能最小.

⑵在考虑地球自转的情况下,要完成发射任务,我们给卫星的最小发射能量是多少?

11?),其中RR?h 答案:

⑴当h=0时,E机=mgR

12⑵W?1mR(g??2R) 2 来源:

题型:计算题,难度:综合

跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f?kv2,已知比例系数k?20N?g2/m2。运动员和伞的总质量m=72kg,设跳伞塔足够高且运动员跳离塔后即打开伞,取g?10m/s2,求:

(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时,其加速度多大? (2)跳伞员最后下落速度多大? (3)若跳伞塔高200m,则跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中,损失了多少机械能?

答案:

kv2解:(1)由牛顿第二定律:mg?f?ma,a?g??7.5m/s2

m2 vm?6m/s (2)跳伞员最后匀速运动:mg?kvm2?72(10?200??36)J?1.43?105J (3)损失的机械能:?E?mgH?mv11212 来源:

题型:计算题,难度:应用

如图所示,质量m=0.5千克的小球从距地面高H=5米处自由下落.

到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动,半圆槽半径R=0.4米.小球到达槽最低点时的速率为10米/秒,并继续沿槽壁运动直至槽左端边缘飞出,竖直上升,落下后恰好又沿槽壁运动直至从槽右端边缘飞出,竖直上升、落下,如此反复几次。设摩擦力大小恒定不变。求(1)

小球第一次离槽上升高度h。(2)小球最多能飞出槽外几次?(g取10米/秒2

答案:

(1)h=4.2米 (2)6次

来源:

题型:计算题,难度:应用

如图所示,两端足够长的敞口容器中,有两个自由移动的光滑活塞A和B,中间封有一定量的空

有一块粘泥C,以EC A K的动能沿水平方向飞撞到A并B 一起,由于活塞的压缩,使密封气体的内能增加,

B、C质量相等,则密闭空气在绝热状态变化过程中,内能增加的最大值是多少?

可以气,现粘在高A、

答案:

解 本题涉及碰撞、动量、能量三个主要物理知识点,是一道综合性较强的问题,但如果总是的几个主要环节,问题将迎刃而解。

粘泥C飞撞到A并粘在一起的瞬间,可以认为二者组成的系统动量守恒,初速度为v0,末速度为v1,则有mv0?2mv1 ①

在A、C一起向右运动的过程中,A、B间的气体被压缩,压强增大,所以活塞A将减速运动,而活塞B将从静止开始做加速运动。在两活塞的速度相等之前,A、B之间的气体体积越来越小,内能越来越大。A、B速度相等时内能最大,设此时速度为v2,此过程对A、B、C组成的系统,由动量守恒定律得(气体的质量不计):mv0?3mv2 ②

由能的转化和守恒定律可得:在气体压缩过程中,系统动能的减少量等于气体内能的增加量。所以有:?E?11222mv1?3mv2 ③ 221121解①②③得:?E??mv0?EK

626 来源:

题型:计算题,难度:综合

下图是简化后的跳台滑雪的雪道示意图。整

个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE,以及水平的起跳平台CD组成,AB与CD圆滑连接。运动员从助滑雪道AB上由静止开始,在重力作用下,滑到D点水平飞出,不计飞行中的空气阻力,经2s在水平方向飞行了60m,落在着陆雪道DE上。已知从B点到D点运动员的速度大小不变。(g取10m/s)求

(1)运动员在AB段下滑到B点的速度大小;

(2)若不计阻力,运动员在AB段下滑过程中下降的高度;

(3)若运动员的质量为60kg,在AB段下降的实际高度是50m,此过程中他克服阻力所做的功。

2


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