(10分)已知万有引力常量为G,地球半径为R,同步卫星距地面的高度为h,地球的自转周期为T,地球表面的重力加速度为g。某同学根据以上条件,提出一种估算地球赤道表面的物体随地球自转的线速度大小的方法:
地球赤道表面的物体随地球作圆周运动,由牛顿运动定律有
又因为地球上的物体的重力约等于万有引力,有
由以上两式得
(1)请判断上面的结果是否正确。如果正确,请说明理由;如不正确,请给出正确的解法和结果。
(2)由题目给出的条件还可以估算出哪些物理量?(写出估算过程)
(10分)如图所示,质量M的斜面体置于水平面上,其上有质量为m的小物块,各接触面均无摩擦。第一次将水平力F1加在m上;第二次将水平力F2加在M上,两次都要求m与M不发生相对滑动。求:F1∶F2=?
(10分)如图所示,物体P从光滑的斜面上的A点由静止开始运动,与此同时小球Q在C点的正上方h处自由落下,P途经斜面底端B点后以不变的速率继续在光滑的水平面上运动,在C点恰好与自由下落的小球Q相遇,已知AB=BC=l,h=4.5l,重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)两球经多长时间相遇?(用g和l表示)
(2)斜面的倾角θ等于多大?
(10分)如图所示,在质量为mB=30kg的车厢B内紧靠右壁,放一质量mA=20kg的小物体A(可视为质点),对车厢B施加一水平向右的恒力F,且F=120N,使之从静止开始运动。测得车厢B在最初t=2.0s内移动s=5.0m,且这段时间内小物块未与车厢壁发生过碰撞。车厢与地面间的摩擦忽略不计。
(1)计算B在2.0s内的加速度大小。
(2)求t=2.0s末A的速度大小。
(3)求t=2.0s内A在B上滑动的距离。
(12分)某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系实验.如图(a)为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重量,小车运动的加速度a可用纸带上点求得:
(1)图(b)为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz),由图中数据求得小车加速度为________m/s2;(保留两位有效数字)
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m数据如下表:
根据上表数据,为直观反映:F不变时,a与m的关系,请在方格坐标纸中选择恰当物理量,建立坐标系,并作出图线(于图c上).从图线中得到:F不变时,小车加速度a与质量1/m之间定量关系式是_____________.
(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶重量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线,如图(d)所示,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是:_______________________________________________.
(8分)某同学在做平抛运动实验时得以了如图所示的物体运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。现研究平抛运动,以a点为坐标轴原点,竖直方向为y轴建立如图所示的坐标轴,相应点的坐标数值如图所示,当地的重力加速度g取10m/s2。则由图可得:
(1)小球平抛的初速度为 m/s。
(2)小球开始做平抛运动的位置坐标为 cm, cm。
(3)小球运动到b点的速度为 m/s。