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神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的...

神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律.天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了LMCX-3双星系统,它由可见星A和不可见的暗星B构成.两星视为质点,不考虑其他天体的影响,A、B围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变,如图4-3-5所示.引力常量为G,由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T.

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 (1)可见星A所受暗星B的引力可等效为位于O点处质量为m/的星体(视为质点)对它的引力,设A和B的质量分别为m1、m2,试求m/(用m1,m2表示);

(2)求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式;

 

(1)设 A、B的圆轨道半径分别为、,由题意知,A、B做匀速圆周运动的角速度相同,设其为。由牛顿运动定律,有         设 A、B之间的距离为,又,由上述各式得:,① 由万有引力定律,有:  将①代入得: 令        比较可得:      -② (2)由牛顿第二定律,有: ③ 又可见星 A的轨道半径:          ④ 由②③④式解得:  ⑤ 【解析】略
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考点分析:
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如图所示,斜面倾角为45°,从斜面上方A点处由静止释放一个质量为m的弹性小球,在B点处和斜面碰撞,碰撞后速度大小不变,方向变为水平,经过一段时间在C点再次与斜面碰撞。已知AB两点的高度差为h,重力加速度为g,不考虑空气阻力。求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)小球在AB段运动过程中重力做功的平均功率P

(2)小球落到C点时速度的大小。

 

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质量为m=10kg的物体,在恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动。0~2.0s内F与运动方向相反,2.0~4.0s内F与运动方向相同,物体的速度-时间图象如图所示。(取g=10m/s2)求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)水平外力F的大小

(2)水平外力F在4s内对物体所做的功。

 

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像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,其结构如图甲如示ab分别是光电门的激光发射和接收装置。当有物体从ab间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两上光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1t2

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度d(已知L>>d),光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1t2.则窄片K通过光电门1的速度表达式v1=_______      

(2)用米尺测量两光电门间距为L,则小车的加速度表达式a =_______           

(3)该实验中,为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法是_______________                      __.

(4)实验中,有位同学通过测量,把砂和砂桶的重力当作小车的合外力F,作出a-F图线,如图丙中的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是_______;曲线上部弯曲的原因______     。

 

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在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中,由于失重,因此无法利用天平称出物体的质量。科学家们用下述方法巧妙地测出了一物块的质量。将一带有推进器、总质量为m= 5 kg的小滑车静止放在一平台上,平台与小车间的动摩擦因数为0.005。开动推进器,小车在推进器产生的恒力作用下从静止开始运动,测得小车前进1.25 m历时5s。然后,将被测物块固定在小车上,重复上述过程,测得5s内小车前进了1.00m.问:科学家们用上述方法测得的物块的质量M是_________kg。

 

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一物体在地球表面上重力为16N,它在以5m/s2的加速度匀加速上升的火箭中的示重为9N时,火箭离地面的高度是地球半径R的_________倍。

 

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