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由于地球自转的影响,地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同:若地球表面两极处的重力加速度大小为g0,在赤道处的重力加速度大小为g,地球自转的周期为r,引力常量为G,地球可视为质量均匀分布的球体.求:

1)地球半径R

2)地球的平均密度;

3)若地球自转速度加快,当赤道上的物体恰好能起来时,求地球自转周期T'

 

(1)地球半径; (2)地球的平均密度; (3)若地球自转速度加快,当赤道上的物体恰好能“飘”起来时,地球自转周期 【解析】试题分析:质量为m的物体在两极所受地球的引力等于其所受的重力.根据万有引力定律和牛顿第二定律,在赤道的物体所受地球的引力等于其在两极所受的重力联立求解. 【解析】 (1)在地球表面两极为:F万=mg0 在赤道处,由牛顿第二定律可得: 可得:R= (2)在地球表面两极有: 由密度公式可得:= (3)赤道上的物体恰好能飘起来,物体受到的万有引力恰好提供向心力,由牛顿第二定律可得:= 解得:T′= 答:(1)地球半径; (2)地球的平均密度; (3)若地球自转速度加快,当赤道上的物体恰好能“飘”起来时,地球自转周期 【点评】解答此题要清楚地球表面的物体受到的重力等于万有引力,根据万有引力定律和牛顿第二定律,地球近地卫星所受的万有引力提供向心力  
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考点分析:
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一号卫星和二号卫星分别绕地球做匀速圆周运动,它们的质量之比为1:3,它们的轨道半径之比为1:4,则:

(1)一号卫星和二号卫星的线速度之比为多少?

(2)一号卫星和二号卫星的周期之比为多少?

(3)一号卫星和二号卫星的向心加速度之比为多少?

 

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某种弹射装置的示意图如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接,传送带长度L=15.0m,皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动,三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上,B、C之间有一段轻弹簧刚好处于原长,滑块B与轻弹簧连接,C未连接弹簧,B、C处于静止状态且离N点足够远,现让滑块A以初速度v0=6m/s沿B、C连线方向向B运动,A与B碰撞后粘合在一起.碰撞时间极短,滑块C脱离弹簧后滑上倾角θ=37°的传送带,并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上,已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.

(1)滑块A、B碰撞时损失的机械能;

(2)滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q;

(3)若每次实验开始时滑块A的初速度v0大小不相同,要使滑块C滑离传送带后总能落至地面上的同一位置,则v0的取值范围是什么?(结果可用根号表示)

 

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汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4t,当它行驶在坡度为0.02(sinα=0.02)的长直公路上时,如图所示,所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g=10m/s2),求:

(1)汽车所能达到的最大速度vm

(2)若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间?

 

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频闪照相是研究物理过程的重要手段,如图所示是某同学研究一质量为m=0.5kg的小滑块从光滑水平面滑上粗糙斜面并向上滑动时的频闪照片。已知斜面足够长,倾角为α=370,闪光频率为10Hz。经测量换算获得实景数据:sl=s2=40cm,s3=35cm,s4=25cm,s5=15cm。取g=l0m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8,设滑块通过平面与斜面连接处时没有能量损失。求:

(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ,并说明滑块在斜面上运动到最高点后能否自行沿斜面下滑;

(2)滑块在斜面上运动过程中克服摩擦力所做的功。

 

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测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BCB点相切,C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度为g。实验步骤如下:

用天平称出物块Q的质量m

测量出轨道AB的半径RBC的长度LCC/的高度h

将物块QA点由静止释放,在物块Q落地处标记其落地点D

重复步骤,共做10次;

10个落地点用一个尽量小的圆围住,用刻度尺测量圆心到C′的距离s

1)用实验中的测量量表示:

)物块Q到达B点时的动能EkB__________

)物块Q到达C点时的动能EkC__________

)在物块QB运动到C的过程中,物块Q克服摩擦力做的功Wf__________

)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ__________

2)回答下列问题:

)实验步骤④⑤的目的是________

ii)已知实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其它的可能是________(写出一个可能的原因即可)

 

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