速度增大为v2?at2?2m/s(恰与传递带同速) (8)
1S2?at22?0.4m2 向左移动的位移为 (9)
所以两颗子弹射中木块的时间间隔内,木块总位移S0?S1?S2?0.5m方向向右 (10)
第16颗子弹击中前,木块向右移动的位移为S?15S0?7.5m (11)
第16颗子弹击中后,木块将会再向右先移动0.9m,总位移为0.9m+7.5=8.4m>8.3m木块将从B端落下。
所以木块在传送带上最多能被16颗子弹击中。
1111222Q1?mv0?Mv1?mu?Mv'12222 (3)第一颗子弹击穿木块过程中产生的热量为
(12)
木块向右减速运动过程中板对传送带的位移为S'?v1?t1?S1 (13)
产生的热量为Q2??mgS' (14)
木块向左加速运动过程中相对传送带的位移为S'?v1?t1?S2 (15) 产生的热量为Q3??mgS'' (16)
12v'1t3?at3?0.82 第16颗子弹射入后木块滑行时间为t3有 (17)
解得t3?0.4s (18)
木块与传送带的相对位移为S?v1t3?0.8m (19)
产生的热量为Q4??mgS (20)
全过程中产生的热量为Q?15(Q1?Q2?Q3)?Q1?Q4 解得Q=14155.5J (21)
6.解:(1)设绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为?,如图所示,则v0t?Rsin?(1分)
1283gt?R?Rcos?,其中v0?gR294
?4R联立解得??t?23g(2)绳棚直时,绳刚好水平,如图所示.由于绳不可伸长,故绳绷直时,v0损失,质点仅
有速度
v?,且v??gt?4gR 3设质点到达O点正下方时,速度为v′, 根据机械能守恒守律有:
11mv?2?mv?2?mg?R 22设此时绳对质点的拉力为T,
v?2则T?mg?m
R
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联立解得:T?43mg 97.解:软绳刚伸直时与竖直方向的夹角为
??arcsinS?arcsin(0.8)?53? L小球从抛出至绳伸直的过程中:
下落高度:h??Lcos??h?(1?0.6?0.4)m?0.2m
飞行时间:t?2h?2?0.2?s?0.2s g10s?4m/s t水平速度:Vx?V0?竖直速度:Vr?gt?2m/s
绳子张紧后沿绳方向(径向)速度为零,垂直绳方向(切向)速度不变(即小球随后以此切向速度开始作圆周运动),此速度为
V?Vrsin??V0cos???0.8m/s
设圆周运动最低点速度为V′,对小球作圆周运动到达最低点的过程:
mgL(1?cos?)?11nV?2?mV2 22?V??V2?2gL(1?cos?)?2.94m/s
8.解:(1)不能
(2)故所求的条件为:mB?mA?3mB ??12?R12
=m2gR+(m1+m2)v①
24选系统为研究对象,据机械能守恒定律得:m1gv2选m2为研究对象在最高点据牛顿第二定律得:m2g-N=m2(N为m2所受支持力)②
R欲使m2通过圆柱体最高点,则:N>0 联列①②③得:
③
3m23m2>m1,且应m1>m2. 故条件为:>m1>m2 ??1??19.解:对第一个木块,由动能定理得FL?12mv1,2v1?2FL m1v1?2FL, 2m
在拉动第二个木块的过程中,动量守恒mv1?2mv2,2113FL'2'2mv2?2mv2?v2?222mv2?FL?
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'2mv2?3mv3,v3?2'2FL, …… v2?33m ?
vn?(n?1)FL
nm17、天体运动的各种物理模型
一、追赶相逢类型
1-1、科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星,经过观测该小行星每隔t时间与地球相遇一次,已知地球绕太阳公转半径是R,周期是T,设地球和小行星都是圆轨道,求小行星与地球的最近距离。
二、宇宙飞船类型(神舟五号类型)
2-1、2003年10月15日9时整,我国“神舟”五号载人飞船发射成功,飞船绕地球14圈后,于10月16日6时23分安全返回。若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看作是在同一轨道上的匀速圆周运动,已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g。
设“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期为T、地球表面的重力加速度为g、地球半径为R,用T、g、R能求出哪些与“神舟”五号载人飞船有关的物理量?分别写出计算这些物理量的表达式(不必代入数据计算)。
三、同步卫星
3-1、发射地球同步卫星时,可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上,在卫星经过A点时点火(喷气发动机工作)实施变轨进入椭圆轨道,椭圆轨道的近地点为A,远地点为B。在卫星沿椭圆轨道(远地点B在同步轨道上),如图14所示。两次点火过程都使卫星沿切向方向加速,并且点火时间很短。已知同步卫星的运动周期为T,地球的半径为R,地球表面重力加速度为g,求:
(1)卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小; (2)卫星同步轨道距地面的高度。
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四、科技前沿信息型
4-1、设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务,乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示。为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度。已知返回舱返回过程中需克服火星的引力做功
RW?mgR(1?),返回舱与人的总质量为m,火星表面的重力加速
r度为g ,火星的半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r,不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响,则该宇航员乘坐的返回舱至少需要获得多少能量才能返回轨道舱?
4-2、2004年,我国现代版的“嫦娥奔月”正式开演,力争2006年12月正式发射。媒体曾报道从卫星图片和美、苏(原苏联)两国勘测结果证明,在月球的永暗面存在着大量常年以固态形式蕴藏的水冰。
但根据天文观测,月球半径为R=1738km,月球表面的重力加速度约为地球表面的重力加速度的1/6,月球表面在阳光照射下的温度可达127℃,此时水蒸气分子的平均速度达到
2
v0=2000m/s。试分析月球表面没有水的原因。(取地球表面的重力加速度g=9.8m/s)(要求至少两种方法)
4-3、目前人们广泛采用GPS全球定位系统导航,这个系统空间星座部分共需要24颗卫星绕地球运转,工作卫星分布在6个圆形轨道面内,每时每刻任何一个地区的地平线上空至少保持4颗卫星传递信息。其对时钟要求精度很高,科学家们采用了原子钟作为计时参照(如:铯原子钟定义的1秒是铯—133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间,其计时十分精确,10万年内误差不大于1秒),这样导航定位误差可控制在1~2米之内,甚是高明!这种卫星绕地球运行的周期T为12小时,地球半径用R表示,地球表面的重力加速度用g表示,电磁波传播速度用C表示。 (1)这种卫星与地球同步卫星相比较,其轨道高度是高还是低?
(2)这种卫星将电磁信号传于其某时刻地面上的正对点时,所用时间t=?(说明:卫星、地面上该点、地心三点共线,结果用题中所给字母表示)
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4-4、地球可近视为一个R=6400km的球体,在地面附近的重力加速度g=9.8m/s,试估算地球的平均密度?。
在古时候,人们通常认为地球是扁平的。想象地球真的不是一个球体,而是一个厚度为H的无限大的盘子,如果想体验与真正地球表面一样的重力加速度,那么H的值是多大? 提示:①假定两种模型地球的密度一样大;
②如果是电荷均匀分布的无限大的这种圆盘(单位面积上的电荷量为?),圆盘外的电场强度为E=2?k?H(k为静电力恒量);
③由电场和重力场类比,它们的对应物理量是:E→g,G→k,m→q;?→?; ④G=6.67×10
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2
N·m/kg
22
五、双星类型
5-1、如图为宇宙中有一个恒星系的示意图。A为星系的一颗行星,它绕中央恒星O运行的轨近似为圆。天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R0、周期为T0。 经长期观测发现,A行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离,且周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离。天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B(假设其运行轨道与A在同一水平面内,且与A的绕行方向相同),它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离。根据上述现象及假设,你能对未知行星B的运动得到哪些定量的预测?
六、与光学综合型
6-1、计划发射一颗距离地面高度为地球半径R0的圆形轨道地球卫星,卫星轨道平面与赤道片面重合,已知地球表面重力加速度为g. (1)求出卫星绕地心运动周期T
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