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一宇航员抵达一半径为R的星球表面后,为了测定该星球的质量,做了如下的实验:取一根...

一宇航员抵达一半径为R的星球表面后,为了测定该星球的质量,做了如下的实验:取一根细线穿过光滑的细直管,细线一端拴一质量为m的砝码,另一端连接在一固定的测力计上,手握细直管抡动砝码,使砝码在同一竖直平面内作完整的圆周运动,停止抡动并稳定细直管后,砝码仍可继续在一竖直面内作完整的圆周运动,如图所示.此时观察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时测力计的读数差为△F,已知引力常量为G.试根据题中所给条件和测量结果,求:(忽略弹簧的伸长变化)
(1)该星球表面的重力加速度g;
(2)该星球的质量M.

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(1)细线对砝码的拉力与砝码所受合力提供砝码做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律列方程可以求出星球表面的重力加速度. (2)在星球表面的物体受到的重力等于星球对它的万有引力,由此可以求出星球的质量. 【解析】 (1)设砝码圆周运动的半径为L,据牛顿第二定律: 在最高点:F1+mg=m  ①, 在最低点:F2-mg=m  ②, 由最高点到最低点由动能定理得: mv22-mv12=mg×2L  ③, 已知F2-F1=△F        ④, 由①②③④解得:g=; (2)在星球表面,物体受到的重力等于星球对它的万有引力, 即m′g=G,则星球质量M==; 答:(1)该星球表面的重力加速度g=; (2)该星球的质量M=.
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考点分析:
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如图所示,质量为4.0kg的物体在与水平方向成37°角、大小为20N的拉力F作用下,沿水平面由静止开始运动,物体与地面间动摩擦因数为0.20;取g=10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6;求:
(1)物体的加速度大小;
(2)经过2s撤去F,再经3s时物体的速度为多大?
(3)物体在5s内的位移是多少?

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质量为8×107kg的列车,从某处开始进站并关闭发动机,只在恒定阻力作用下减速滑行.已知它开始滑行时的初速度为20m/s,当它滑行了300m时,速度减小到10m/s,接着又滑行了一段距离后刚好到达站台停下,那么:
(1)关闭动力时列车的初动能为多大?
(2)列车受到的恒定阻力为多大?
(3)列车进站滑行的总时间为多大?
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某同学利用如图所示的实验装置探究测量重力加速度大小.
(1)该同学开始实验时情形如图1所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
______;②______
(2)该同学经修改错误并正确操作后得到如图2所示的纸带,取连续六个点A、B、C、D、E、F为计数点,测得A点到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.若打点的频率为f,则打E点时重物的速度表达式vE=______;该同学先分别计算出各计数点的速度值,并试画出速度的二次方(v2)与对应重物下落的距离(h)的关系如图3所示,则重力加速度g=______m/s2
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图甲为“探究求合力的方法”的实验装置.
(1)下列说法中正确的是   
A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化
B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
(2)弹簧测力计的指针如图乙所示,由图可知拉力的大小为    N.
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在某星球表面以初速度v坚直上抛一个物体,若物体只受该星球引力作用,物体上升的最大高度为h.该星球表面的重力加速度为    ;已知该星球的半径R,如果要在这个星球上发射一颗绕它运行的卫星,其做匀速圆周运动的最小周期为    查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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